Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com.Sampeyan nggunakake versi browser kanthi dhukungan CSS winates.Kanggo pengalaman paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer).Kajaba iku, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita nuduhake situs kasebut tanpa gaya lan JavaScript.
Nampilake carousel telung slide bebarengan.Gunakake tombol Sadurungé lan Sabanjure kanggo pindhah liwat telung minger bebarengan, utawa nggunakake tombol panggeser ing mburi kanggo pindhah liwat telung minger bebarengan.
Duplex 2205 stainless steel (DSS) nduweni resistensi korosi sing apik amarga struktur duplex sing khas, nanging lingkungan lenga lan gas sing ngemot CO2 sing saya tambah kasar nyebabake korosi sing beda-beda, utamane pitting, sing ngancam safety lan linuwih lenga lan alam. aplikasi gas.pangembangan gas.Ing karya iki, tes kecemplung lan tes elektrokimia digunakake kanthi kombinasi mikroskop laser confocal lan spektroskopi fotoelektron sinar-X.Asil nuduhake yen suhu kritis rata-rata kanggo pitting 2205 DSS yaiku 66,9 °C.Nalika suhu luwih dhuwur tinimbang 66,9 ℃, potensial risak pitting, interval passivation lan potensial karat diri suda, Kapadhetan saiki passivation ukuran tambah, lan sensitivitas pitting tambah.Kanthi paningkatan suhu luwih, radius busur kapasitif 2205 DSS suda, resistensi lumahing lan resistensi transfer daya mboko sithik, lan kapadhetan operator donor lan akseptor ing lapisan film produk kanthi karakteristik n + p-bipolar uga mundhak, isi Cr oksida ing lapisan njero film sudo, nambah isi Fe oksida ing lapisan njaba, pembubaran saka lapisan film mundhak, stabilitas sudo, jumlah pit lan ukuran pori nambah.
Ing konteks pembangunan ekonomi lan sosial kanthi cepet lan kemajuan sosial, panjaluk sumber daya lenga lan gas terus berkembang, meksa pangembangan minyak lan gas kanthi bertahap pindhah menyang wilayah kidul-kulon lan lepas pantai kanthi kahanan lan lingkungan sing luwih abot, saengga kahanan operasi pipa downhole dadi luwih abot..Rusak 1,2,3.Ing lapangan eksplorasi lenga lan gas, nalika Tambah ing CO2 4 lan salinity lan isi klorin 5, 6 ing adi diprodhuksi, biasa 7 pipe baja karbon tundhuk karat serius, malah yen inhibitor karat dipompa menyang senar pipe, karat ora bisa ditindhes kanthi efektif baja ora bisa nyukupi syarat operasi jangka panjang ing lingkungan CO28,9,10 korosif sing atos.Peneliti nguripake kanggo duplex stainless steels (DSS) karo resistance karat luwih.2205 DSS, isi ferrite lan austenite ing baja kira-kira 50%, wis mechanical banget lan resistance karat, lumahing passivation film kandhel, wis seragam resistance karat banget, rega luwih murah tinimbang nikel basis wesi 11 , 12. Mangkono, 2205 DSS umum digunakake minangka prau meksa ing lingkungan korosif, casing sumur lenga ing lingkungan CO2 corrosive, cooler banyu kanggo sistem condensing ing lenga lepas pantai lan lapangan kimia 13, 14, 15, nanging 2205 DSS uga bisa duwe perforation korosif. ing layanan.
Saiki, akeh studi babagan CO2- lan Cl-pitting corrosion 2205 DSS wis ditindakake ing negara lan luar negeri [16,17,18].Ebrahimi19 nemokake yen nambahake uyah kalium dikromat menyang larutan NaCl bisa nyandhet pitting 2205 DSS, lan nambah konsentrasi kalium dikromat nambah suhu kritis saka pitting 2205 DSS.Nanging, potensial pitting saka 2205 DSS mundhak amarga tambahan saka konsentrasi tartamtu saka NaCl kanggo kalium dichromate lan suda karo nambah konsentrasi NaCl.Han20 nuduhake yen ing 30 nganti 120 ° C, struktur film passivating 2205 DSS minangka campuran saka lapisan njero Cr2O3, lapisan njaba FeO, lan Cr sing sugih;nalika suhu munggah kanggo 150 °C, film passivation dissolves., struktur internal owah dadi Cr2O3 lan Cr(OH)3, lan lapisan njaba owah dadi Fe(II,III) oksida lan Fe(III) hidroksida.Peguet21 nemokake manawa pitting stasioner saka stainless steel S2205 ing larutan NaCl biasane ora ana ing ngisor suhu pitting kritis (CPT) nanging ing kisaran suhu transformasi (TTI).Thiadi22 nyimpulake yen konsentrasi NaCl mundhak, resistensi korosi S2205 DSS mudhun sacara signifikan, lan potensial sing luwih negatif, luwih elek resistensi korosi materi kasebut.
Ing artikel iki, pemindaian potensial dinamis, spektroskopi impedansi, potensial konstan, kurva Mott-Schottky lan mikroskop elektron optik digunakake kanggo nyinaoni efek salinitas dhuwur, konsentrasi Cl- dhuwur lan suhu ing prilaku korosi 2205 DSS.lan spektroskopi fotoelektron, sing nyedhiyakake basis teoretis kanggo operasi aman saka 2205 DSS ing lingkungan lenga lan gas sing ngemot CO2.
Bahan uji dipilih saka baja sing diolah solusi 2205 DSS (kelas baja 110ksi), lan komposisi kimia utama ditampilake ing Tabel 1.
Ukuran sampel elektrokimia yaiku 10 mm × 10 mm × 5 mm, diresiki nganggo aseton kanggo mbusak lenga lan etanol absolut lan garing.Ing mburi Piece test wis soldered kanggo nyambung dawa cocok saka kabel tembaga.Sawise welding, gunakake multimeter (VC9801A) kanggo mriksa konduktivitas listrik saka potongan tes sing dilas, banjur segel permukaan sing ora bisa digunakake nganggo epoksi.Gunakake 400 #, 600 #, 800 #, 1200 #, 2000 # silikon karbida sandpaper banyu kanggo polish lumahing karya ing mesin polishing karo 0.25um polishing agen nganti roughness lumahing Ra≤1.6um, lan pungkasanipun resik lan sijine ing thermostat .
Stasiun kerja elektrokimia Priston (P4000A) kanthi sistem telung elektroda digunakake.Elektroda platinum (Pt) kanthi area 1 cm2 minangka elektroda tambahan, DSS 2205 (kanthi area 1 cm2) digunakake minangka elektroda kerja, lan elektroda referensi (Ag/AgCl) digunakake.Solusi model sing digunakake ing tes disiapake miturut (Tabel 2).Sadurunge tes, solusi N2 kemurnian dhuwur (99,99%) dilewati sajrone 1 jam, banjur CO2 dilewati sajrone 30 menit kanggo deoksigenasi solusi kasebut., lan CO2 ing solusi tansah ana ing kahanan jenuh.
Pisanan, nyelehake sampel ing tangki sing ngemot solusi tes, lan sijine ing adus banyu suhu konstan.Suhu setelan awal yaiku 2 ° C, lan kenaikan suhu dikontrol ing tingkat 1 ° C / min, lan sawetara suhu dikontrol.ing 2-80 ° C.Celsius.Tes kasebut diwiwiti kanthi potensial konstan (-0.6142 Vs.Ag/AgCl) lan kurva tes minangka kurva It.Miturut standar tes suhu pitting kritis, kurva Iku bisa dingerteni.Suhu ing ngendi Kapadhetan saiki mundhak nganti 100 μA / cm2 diarani suhu pitting kritis.Suhu kritis rata-rata kanggo pitting yaiku 66,9 °C.Suhu test kanggo kurva polarisasi lan spektrum impedansi dipilih dadi 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C lan 75 ° C, masing-masing, lan tes kasebut diulang kaping telu ing kahanan sampel sing padha kanggo nyuda kemungkinan panyimpangan.
Sampel logam sing kapapar solusi kasebut pisanan polarisasi ing potensial katoda (-1.3 V) kanggo 5 menit sadurunge nguji kurva polarisasi potentiodinamik kanggo ngilangi film oksida sing dibentuk ing permukaan kerja sampel, lan banjur ing potensial sirkuit mbukak saka 1 jam nganti voltase korosi ora bakal ditetepake.Tingkat pindai saka kurva polarisasi potensial dinamis disetel kanggo 0.333mV / s, lan potensial interval pindai disetel kanggo -0.3 ~ 1.2V vs OCP.Kanggo njamin akurasi tes, kahanan tes sing padha diulang kaping 3.
Piranti lunak tes spektrum impedansi - Versa Studio.Tes kasebut pisanan ditindakake kanthi potensial sirkuit terbuka sing tetep, amplitudo tegangan gangguan gantian disetel dadi 10 mV, lan frekuensi pangukuran disetel dadi 10-2-105 Hz.data spektrum sawise testing.
Proses testing kurva wektu saiki: pilih potensial passivation beda miturut asil saka kurva polarisasi anodik, ngukur kurva Iku ing potensial pancet, lan pas karo kurva logaritma pindho kanggo ngetung slope saka kurva dipasang kanggo analisis film.mekanisme pambentukan film passivating.
Sawise voltase sirkuit mbukak stabil, nindakake test kurva Mott-Schottky.Range pindai potensial tes 1.0~-1.0V (vS.Ag/AgCl), laju pindai 20mV/s, frekuensi tes disetel dadi 1000Hz, sinyal eksitasi 5mV.
Gunakake spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) (ESCALAB 250Xi, UK) kanggo nguji sputter komposisi lan kahanan kimia saka film passivation lumahing sawise 2205 DSS tatanan film lan nindakake pangukuran data puncak-fit Processing nggunakake piranti lunak unggul.dibandhingake karo basis data spektrum atom lan literatur sing gegandhengan23 lan dikalibrasi nggunakake C1s (284.8 eV).Morfologi korosi lan ambane pit ing sampel kasebut ditondoi kanthi nggunakake mikroskop digital optik ultra-jero (Zeiss Smart Zoom5, Jerman).
Sampel dites ing potensial padha (-0,6142 V rel. Ag / AgCl) dening cara potensial pancet lan kurva saiki karat direkam karo wektu.Miturut standar test CPT, Kapadhetan saiki polarisasi mboko sithik mundhak karo suhu mundhak.1 nuduhake suhu pitting kritis 2205 DSS ing solusi simulasi ngemot 100 g/L Cl– lan CO2 jenuh.Bisa dideleng manawa ing suhu solusi sing kurang, kapadhetan saiki praktis ora owah kanthi nambah wektu tes.Lan nalika suhu solusi tambah menyang nilai tartamtu, Kapadhetan saiki tambah kanthi cepet, nuduhake yen tingkat pembubaran saka film passivating tambah karo Tambah ing suhu saka solusi.Nalika suhu solusi padhet tambah saka 2 ° C nganti 67 ° C, Kapadhetan saiki polarisasi 2205DSS mundhak dadi 100µA / cm2, lan suhu pitting kritis rata-rata 2205DSS yaiku 66,9 ° C, yaiku udakara 16,6 ° C. luwih dhuwur tinimbang 2205DSS.standar 3,5 wt.% NaCl (0,7 V)26.Suhu pitting kritis gumantung saka potensial sing ditrapake nalika pangukuran: sing luwih murah potensial sing ditrapake, sing luwih dhuwur suhu pitting kritis sing diukur.
Pitting kurva suhu kritis 2205 duplex stainless steel ing solusi simulasi ngemot 100 g/L Cl– lan CO2 jenuh.
Ing anjir.2 nuduhake plot impedansi ac saka 2205 DSS ing solusi simulasi ngemot 100 g / L Cl- lan CO2 jenuh ing macem-macem suhu.Bisa dideleng yen diagram Nyquist saka 2205DSS ing macem-macem suhu kasusun saka dhuwur-frekuensi, mid-frekuensi lan kurang-frekuensi resistance-kapasitansi busur, lan resistance-kapasitansi busur ora setengah bunderan.Radius busur kapasitif nggambarake nilai resistensi film passivating lan nilai resistensi transfer muatan sajrone reaksi elektroda.Ditampa umum yen luwih gedhe radius busur kapasitif, luwih apik resistance karat saka landasan logam ing solusi27.Ing suhu solusi 30 °C, radius busur kapasitif ing diagram Nyquist lan sudut fase ing diagram modulus impedansi |Z|Bode paling dhuwur lan korosi 2205 DSS paling murah.Nalika suhu solusi mundhak, |Z|modulus impedansi, radius busur lan nyuda resistance solusi, ing Kajaba iku, amba phase uga sudo saka 79 Ω kanggo 58 Ω ing wilayah frekuensi penengah, nuduhake puncak sudhut lan lapisan njero kandhel lan jarang (porous) lapisan njaba sing utama. fitur saka film pasif inhomogeneous28.Mulane, nalika suhu mundhak, film passivating kawangun ing lumahing landasan logam dissolves lan retak, kang weakens protèktif saka landasan lan deteriorates resistance karat saka material29.
Nggunakake piranti lunak ZSimDeme kanggo pas karo data spektrum impedansi, sirkuit padha karo dipasang ditampilake ing Fig. 330, ngendi Rs punika simulasi resistance solusi, Q1 punika kapasitansi film, Rf punika resistance saka film passivating kui, Q2 punika pindho. kapasitansi lapisan, lan Rct punika resistance transfer daya.Saka asil pas ing tabel.3 nuduhake yen suhu saka solusi simulasi mundhak, Nilai n1 sudo saka 0,841 kanggo 0,769, kang nuduhake Tambah ing longkangan antarane loro-lapisan kapasitor lan nyuda Kapadhetan.Rintangan transfer daya Rct mboko sithik mudhun saka 2.958 × 1014 dadi 2.541 × 103 Ω cm2, sing nuduhake penurunan resistensi korosi materi kanthi bertahap.Ing resistance saka solusi Rs sudo saka 2,953 kanggo 2,469 Ω cm2, lan kapasitansi Q2 saka film passivating sudo saka 5,430 10-4 kanggo 1,147 10-3 Ω cm2, konduktivitas saka solusi mundhak, stabilitas film passivating melorot. , lan solusi Cl-, SO42-, etc.) ing medium mundhak, kang accelerates karusakan saka film passivating31.Iki nyebabake nyuda resistensi film Rf (saka 4662 dadi 849 Ω cm2) lan nyuda resistensi polarisasi Rp (Rct + Rf) sing dibentuk ing permukaan baja tahan karat dupleks.
Mulane, suhu saka solusi mengaruhi resistance karat saka DSS 2205. Ing suhu kurang saka solusi, proses reaksi dumadi antarane katoda lan anoda ing ngarsane Fe2 +, kang nyumbang kanggo pembubaran cepet lan karat saka anode, uga passivation saka film kawangun ing lumahing, luwih lengkap lan luwih Kapadhetan, luwih resistance daya transfer antarane solusi, slows mudhun pembubaran matriks logam lan nuduhake resistance karat luwih.Minangka suhu saka solusi mundhak, resistance kanggo ngisi transfer Rct sudo, tingkat reaksi antarane ion ing solusi akselerasi, lan tingkat panyebaran ion agresif akselerasi, supaya produk karat awal maneh kawangun ing lumahing saka landasan saka permukaan substrat logam.Film pasif sing luwih tipis nyuda sifat protèktif substrat.
Ing anjir.Gambar 4 nuduhake kurva polarisasi potensial dinamis saka 2205 DSS ing solusi simulasi sing ngemot 100 g/L Cl– lan CO2 jenuh ing macem-macem suhu.Bisa dideleng saka tokoh kasebut yen potensial ana ing kisaran saka -0,4 nganti 0,9 V, kurva anoda ing suhu sing beda-beda duwe wilayah pasif sing jelas, lan potensial karat dhewe kira-kira -0,7 nganti -0,5 V. Kapadhetan mundhak saiki nganti 100 μA / cm233 kurva anode biasane disebut potensial pitting (Eb utawa Etra).Nalika suhu mundhak, interval passivation suda, potensial karat dhewe suda, Kapadhetan saiki karat cenderung kanggo nambah, lan kurva polarisasi shifts mudhun menyang tengen, kang nuduhake yen film kawangun dening DSS 2205 ing solusi simulasi wis aktif. kegiatan.isi 100 g/l Cl– lan CO2 jenuh, nambah sensitivitas kanggo pitting corrosion, gampang rusak dening ion agresif, kang ndadékaké kanggo tambah karat matriks logam lan nyuda resistance karat.
Bisa dideleng saka Tabel 4 yen suhu mundhak saka 30 ° C nganti 45 ° C, potensial overpassivation sing cocog rada suda, nanging Kapadhetan arus passivation saka ukuran sing cocog mundhak akeh, nuduhake yen proteksi film passivating ing ngisor iki. kahanan mundhak karo nambah suhu.Nalika suhu tekan 60 ° C, potensial pitting sing cocog suda sacara signifikan, lan tren iki dadi luwih jelas nalika suhu mundhak.Perlu dicathet yen ing 75 ° C, puncak arus transien sing signifikan katon ing gambar kasebut, nuduhake anané korosi pitting metastabil ing permukaan sampel.
Mulane, kanthi paningkatan suhu larutan, jumlah oksigen sing larut ing solusi kasebut mudhun, nilai pH permukaan film mudhun, lan stabilitas film passivating mudhun.Kajaba iku, sing luwih dhuwur suhu solusi, sing luwih dhuwur aktivitas ion agresif ing solusi lan luwih dhuwur tingkat karusakan ing lapisan film lumahing substrat.Oksida sing dibentuk ing lapisan film gampang tiba lan bereaksi karo kation ing lapisan film kanggo mbentuk senyawa larut, nambah kemungkinan pitting.Wiwit lapisan film regenerasi relatif ngeculke, efek protèktif ing landasan kurang, kang nambah karat saka landasan logam.Asil tes potensial polarisasi dinamis konsisten karo asil spektroskopi impedansi.
Ing anjir.Gambar 5a nuduhake kurva kanggo 2205 DSS ing solusi model sing ngemot 100 g/L Cl– lan CO2 jenuh.Kapadhetan arus passivation minangka fungsi wektu dipikolehi sawise polarisasi ing macem-macem suhu sajrone 1 jam kanthi potensial -300 mV (relatif karo Ag / AgCl).Bisa dideleng yen tren Kapadhetan saiki passivation saka 2205 DSS ing potensial padha lan suhu beda Sejatine padha, lan gaya mboko sithik sudo karo wektu lan cenderung Gamelan.Minangka suhu mboko sithik tambah, Kapadhetan saiki passivation saka 2205 DSS tambah, kang konsisten karo asil polarisasi, kang uga nuduhake yen karakteristik protèktif saka lapisan film ing landasan logam melorot karo nambah suhu solusi.
Kurva polarisasi potentiostatik 2205 DSS ing potensial pembentukan film sing padha lan suhu sing beda.(a) Kapadhetan saiki lawan wektu, (b) Logaritma pertumbuhan film pasif.
Selidiki hubungan antarane Kapadhetan arus pasif lan wektu ing suhu sing beda kanggo potensial pembentukan film sing padha, kaya sing dituduhake ing (1)34:
Where i punika Kapadhetan arus passivation ing potensial formasi film, A/cm2.A yaiku area elektroda kerja, cm2.K yaiku kemiringan kurva sing dipasang.wektu t, s
Ing anjir.5b nuduhake kurva logI lan logt kanggo 2205 DSS ing suhu beda ing potensial tatanan film padha.Miturut data literatur,35 nalika garis lereng K = -1, lapisan film sing dibentuk ing permukaan substrate luwih padhet lan duwe resistensi korosi sing luwih apik kanggo substrat logam.Lan nalika garis lurus lereng K = -0,5, lapisan film sing dibentuk ing permukaan kasebut ngeculake, ngemot akeh bolongan cilik lan duwe resistensi korosi sing kurang kanggo landasan logam.Bisa dideleng yen ing suhu 30°C, 45°C, 60°C, lan 75°C, struktur lapisan film owah saka pori-pori padhet dadi pori-pori longgar sesuai karo kemiringan linear sing dipilih.Miturut Model Cacat Titik (PDM)36,37 bisa dideleng manawa potensial sing ditrapake sajrone tes ora mengaruhi Kapadhetan saiki, nuduhake yen suhu langsung mengaruhi pangukuran Kapadhetan saiki anoda sajrone tes, mula saiki mundhak karo nambah suhu.solusi, lan Kapadhetan 2205 DSS mundhak, lan resistance karat sudo.
Sifat semikonduktor saka lapisan film tipis sing dibentuk ing DSS mengaruhi resistensi karat38, jinis semikonduktor lan kapadhetan operator lapisan film tipis mengaruhi retak lan pitting lapisan film tipis DSS39,40 ing endi kapasitansi C lan E saka lapisan film tipis potensial nyukupi hubungan MS, biaya spasi semikonduktor diitung kanthi cara ing ngisor iki:
Ing rumus, ε minangka permitivitas film pasif ing suhu kamar, padha karo 1230, ε0 yaiku permitivitas vakum, padha karo 8,85 × 10–14 F/cm, E minangka muatan sekunder (1,602 × 10–19 C) ;ND yaiku kapadhetan donor semikonduktor tipe-n, cm–3, NA yaiku kapadhetan akseptor semikonduktor tipe-p, cm–3, EFB yaiku potensial pita datar, V, K yaiku konstanta Boltzmann, 1,38 × 10–3 .23 J/K, T – suhu, K.
Kemiringan lan nyegat garis sing dipasang bisa diitung kanthi nyetel pemisahan linier menyang kurva MS sing diukur, konsentrasi terapan (ND), konsentrasi sing ditampa (NA), lan potensial pita datar (Efb)42.
Ing anjir.6 nuduhake kurva Mott-Schottky saka lapisan lumahing film 2205 DSS kawangun ing solusi simulasi ngemot 100 g / l Cl- lan kebak CO2 ing potensial (-300 mV) kanggo 1 jam.Bisa dideleng yen kabeh lapisan film tipis sing dibentuk ing suhu sing beda-beda nduweni karakteristik semikonduktor bipolar tipe n + p.Semikonduktor tipe-n nduweni selektivitas anion solusi, sing bisa nyegah kation stainless steel saka nyebar menyang solusi liwat film passivation, dene semikonduktor tipe-p nduweni selektivitas kation, sing bisa nyegah anion korosif ing solusi saka passivation crossings. metu ing lumahing substrat 26 .Uga bisa dideleng manawa ana transisi sing lancar ing antarane loro kurva sing pas, film kasebut ana ing negara pita datar, lan potensial pita datar Efb bisa digunakake kanggo nemtokake posisi pita energi semikonduktor lan ngevaluasi elektrokimia. stabilitas43..
Miturut asil pas kurva MC ditampilake ing Tabel 5, konsentrasi metu (ND) lan konsentrasi nampa (NA) lan potensial pita flat Efb 44 saka urutan gedhene padha diwilang.Kapadhetan saka operator saiki Applied utamané ciri cacat titik ing lapisan pangisian daya spasi lan potensial pitting saka film passivating.Sing luwih dhuwur konsentrasi operator sing ditrapake, luwih gampang lapisan film pecah lan luwih dhuwur kemungkinan korosi substrat45.Kajaba iku, kanthi nambah bertahap ing suhu solusi, konsentrasi emitor ND ing lapisan film mundhak saka 5.273 × 1020 cm-3 dadi 1.772 × 1022 cm-3, lan konsentrasi inang NA tambah saka 4.972 × 1021 dadi 4.592. ×1023.cm - minangka ditampilake ing anjir.3, potensial pita datar mundhak saka 0,021 V dadi 0,753 V, jumlah operator ing solusi mundhak, reaksi antarane ion ing solusi intensifies, lan stabilitas lapisan film sudo.Minangka suhu solusi mundhak, sing luwih cilik nilai absolut saka kemiringan garis kira-kira, sing luwih Kapadhetan operator ing solusi, sing luwih dhuwur ing tingkat difusi antarane ion, lan luwih akeh nomer lowongan ion ing lumahing lapisan film., kanthi mangkono ngurangi substrat logam, stabilitas lan resistance karat 46,47.
Komposisi kimia film kasebut nduweni pengaruh sing signifikan marang stabilitas kation logam lan kinerja semikonduktor, lan owah-owahan suhu nduweni pengaruh penting ing pambentukan film stainless steel.Ing anjir.Gambar 7 nuduhake spektrum XPS lengkap saka lapisan permukaan film 2205 DSS ing solusi simulasi sing ngemot 100 g/L Cl– lan CO2 jenuh.Unsur utama ing film sing dibentuk dening chip ing suhu sing beda-beda ing dasare padha, lan komponen utama film kasebut yaiku Fe, Cr, Ni, Mo, O, N, lan C. Mulane, komponen utama lapisan film yaiku Fe. , Cr, Ni, Mo, O, N lan C. Wadah karo oksida Cr, oksida Fe lan hidroksida lan jumlah oksida Ni lan Mo sing cilik.
Spektrum XPS 2205 DSS lengkap dijupuk ing macem-macem suhu.(a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C.
Komposisi utama film kasebut ana hubungane karo sifat termodinamika senyawa ing film pasif.Miturut energi naleni unsur utama ing lapisan film, diwenehi ing tabel.6, bisa dideleng manawa puncak spektral karakteristik Cr2p3/2 dipérang dadi logam Cr0 (573.7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV), lan Cr(OH)3 (575.4 ± 0.1 eV) minangka ditampilake ing Figure 8a, kang oksida kawangun dening unsur Cr minangka komponèn utama ing film, kang nduweni peran penting ing resistance karat film lan kinerja elektrokimia.Intensitas puncak relatif Cr2O3 ing lapisan film luwih dhuwur tinimbang Cr(OH)3.Nanging, nalika suhu solusi ngalangi mundhak, puncak relatif saka Cr2O3 mboko sithik weakens, nalika puncak relatif saka Cr(OH)3 mundhak mboko sithik, kang nuduhake transformasi ketok saka Cr3+ utama ing lapisan film saka Cr2O3 kanggo Cr(OH) 3, lan suhu solusi mundhak.
Energi ikatan puncak spektrum karakteristik Fe2p3/2 utamane dumadi saka papat puncak negara metalik Fe0 (706.4 ± 0.2 eV), Fe3O4 (707.5 ± 0.2 eV), FeO (709.5 ± 0.1 eV ) lan FeOOH (713.1). eV) ± 0,3 eV), kaya sing dituduhake ing Gambar 8b, Fe utamane ana ing film sing dibentuk ing wangun Fe2 + lan Fe3 +.Fe2+ saka FeO ndominasi Fe(II) ing puncak energi ikatan sing luwih murah, dene senyawa Fe3O4 lan Fe(III) FeOOH ndominasi ing puncak energi ikatan sing luwih dhuwur48,49.Intensitas relatif saka puncak Fe3 + luwih dhuwur tinimbang Fe2 +, nanging intensitas relatif saka puncak Fe3 + suda kanthi nambah suhu solusi, lan intensitas relatif saka puncak Fe2 + mundhak, nuduhake owah-owahan ing zat utama ing lapisan film saka Fe3+ kanggo Fe2+ kanggo nambah suhu solusi.
Puncak spektral karakteristik Mo3d5/2 utamane dumadi saka rong posisi puncak Mo3d5/2 lan Mo3d3/243.50, dene Mo3d5/2 kalebu Mo metalik (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) lan Mo6+ (229.4 eV). ), nalika Mo3d3 / 2 uga ngemot Mo metallic (230.4 ± 0.1 eV), Mo4 + (231.5 ± 0.2 eV) lan Mo6 + (232, 8 ± 0.1 eV) kaya sing ditampilake ing Gambar 8c, saengga unsur Mo ana ing telung valensi luwih saka telung valensi. kahanan lapisan film.Energi ikatan puncak spektral karakteristik Ni2p3/2 kalebu Ni0 (852,4 ± 0,2 eV) lan NiO (854,1 ± 0,2 eV), kaya sing dituduhake ing Gambar 8g.Puncak N1s karakteristik kasusun saka N (399,6 ± 0,3 eV), minangka ditampilake ing Fig. 8d.Puncak O1 karakteristik kalebu O2- (529,7 ± 0,2 eV), OH- (531,2 ± 0,2 eV) lan H2O (531,8 ± 0,3 eV), kaya sing dituduhake ing Fig. Komponen utama lapisan film yaiku (OH- lan O2 -) , sing utamané dipigunakaké kanggo oksidasi utawa oksidasi hidrogen Cr lan Fe ing lapisan film.Intensitas puncak relatif OH- mundhak sacara signifikan nalika suhu mundhak saka 30°C dadi 75°C.Mulane, kanthi paningkatan suhu, komposisi bahan utama O2- ing lapisan film diganti saka O2- dadi OH- lan O2-.
Ing anjir.Gambar 9 nuduhake morfologi permukaan mikroskopis sampel 2205 DSS sawise polarisasi potensial dinamis ing solusi model sing ngemot 100 g/L Cl– lan CO2 jenuh.Bisa dideleng manawa ing permukaan sampel sing dipolarisasi ing suhu sing beda-beda, ana lubang korosi sing beda-beda derajat, iki kedadeyan ing larutan ion agresif, lan kanthi paningkatan suhu larutan, karat sing luwih serius dumadi ing permukaan sampel.substrate.Jumlah pit pitting saben area unit lan ambane pusat korosi mundhak.
Kurva korosi 2205 DSS ing solusi model sing ngemot 100 g/l Cl– lan CO2 jenuh ing suhu sing beda (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c.
Mulane, kenaikan suhu bakal ningkatake aktivitas saben komponen DSS, uga ningkatake aktivitas ion agresif ing lingkungan sing agresif, nyebabake kerusakan tartamtu ing permukaan sampel, sing bakal ningkatake aktivitas pitting., lan tatanan pit karat bakal nambah.Tingkat pembentukan produk bakal mundhak lan resistensi korosi materi bakal mudhun51,52,53,54,55.
Ing anjir.10 nuduhake morfologi lan ambane pitting saka sampel 2205 DSS polarized karo ambane Ultra dhuwur saka lapangan mikroskop digital optik.Saka anjir.10a nuduhake yen pit korosi sing luwih cilik uga katon ing sekitar pit gedhe, nuduhake yen film pasif ing permukaan sampel rusak sebagian kanthi pembentukan pit korosi ing kapadhetan saiki sing diwenehake, lan ambane pitting maksimal yaiku 12.9 µm.minangka ditampilake ing Figure 10b.
DSS nuduhake resistance karat luwih, alesan utama iku film kawangun ing lumahing baja uga dilindhungi ing solusi, Mott-Schottky, miturut asil XPS ndhuwur lan sastra related 13,56,57,58, film utamané Iki minangka proses oksidasi Fe lan Cr.
Fe2+ siap larut lan precipitates ing antarmuka 53 antarane film lan solusi, lan proses reaksi katodik kaya ing ngisor iki:
Ing negara corroded, film struktural loro-lapisan kawangun, kang utamané kasusun saka lapisan njero wesi lan kromium oksida lan lapisan njaba hidroksida, lan ion biasane tuwuh ing pori-pori film.Komposisi kimia saka film passivating ana hubungane karo sifat semikonduktor, minangka bukti saka kurva Mott-Schottky, nuduhake yen komposisi saka film passivating iku n + p-jinis lan nduweni ciri bipolar.Asil XPS nuduhake yen lapisan njaba saka film passivating utamané dumadi saka oksida Fe lan hidroksida nuduhake sifat semikonduktor tipe-n, lan lapisan njero utamané dumadi saka oksida Cr lan hidroksida sing nuduhake sifat semikonduktor tipe-p.
2205 DSS nduweni resistivitas dhuwur amarga isi Cr17.54 sing dhuwur lan nuduhake tingkat pitting sing beda-beda amarga korosi galvanik mikroskopis55 ing antarane struktur dupleks.Korosi pitting minangka salah sawijining jinis korosi sing paling umum ing DSS, lan suhu minangka salah sawijining faktor penting sing mengaruhi prilaku korosi pitting lan nduwe pengaruh ing proses termodinamika lan kinetik reaksi DSS60,61.Biasane, ing solusi simulasi kanthi konsentrasi Cl- lan CO2 jenuh sing dhuwur, suhu uga mengaruhi pembentukan pitting lan wiwitan retakan sajrone retak korosi stres ing retakan korosi stres, lan suhu kritis pitting ditemtokake kanggo ngevaluasi. resistance karat.DSS.Materi, sing nuduhake sensitivitas matriks logam kanggo suhu, umume digunakake minangka referensi penting ing pilihan materi ing aplikasi engineering.Suhu pitting kritis rata-rata 2205 DSS ing solusi simulasi yaiku 66,9 ° C, yaiku 25,6 ° C luwih dhuwur tinimbang baja tahan karat Super 13Cr kanthi 3,5% NaCl, nanging ambane pitting maksimal tekan 12,9 µm62.Asil elektrokimia luwih dikonfirmasi manawa wilayah horisontal saka sudut fase lan frekuensi sempit kanthi nambah suhu, lan nalika sudut fase mudhun saka 79 ° dadi 58 °, nilai |Z|sudo saka 1,26×104 kanggo 1,58×103 Ω cm2.resistance transfer daya Rct melorot saka 2,958 1014 kanggo 2,541 103 Ω cm2, resistance solusi Rs melorot saka 2,953 kanggo 2,469 Ω cm2, resistance film Rf melorot saka 5,430 10-4 cm2 kanggo 1,147 10-3 cm2.Konduktivitas solusi agresif mundhak, stabilitas lapisan film matriks logam mudhun, larut lan gampang retak.Kapadhetan saiki karat-diri tambah saka 1,482 dadi 2,893 × 10-6 A cm-2, lan potensial karat-diri mudhun saka -0,532 dadi -0,621V.Bisa dideleng manawa owah-owahan suhu mengaruhi integritas lan kapadhetan lapisan film.
Ing nalisir, konsentrasi dhuwur saka Cl- lan solusi jenuh saka CO2 mboko sithik nambah kapasitas adsorption saka Cl- ing lumahing film passivating karo nambah suhu, stabilitas saka film passivation dadi boten stabil, lan efek protèktif ing. Substrat dadi luwih lemah lan kerentanan kanggo pitting mundhak.Ing kasus iki, aktivitas ion korosif ing solusi mundhak, isi oksigen suda, lan film lumahing materi corroded angel kanggo cepet waras, kang nggawe kahanan luwih sarujuk kanggo adsorpsi luwih saka ion korosif ing lumahing.Pengurangan materi63.Robinson et al.[64] nuduhake yen kanthi kenaikan suhu larutan, tingkat pertumbuhan pit akselerasi, lan tingkat difusi ion ing larutan uga mundhak.Nalika suhu mundhak nganti 65 ° C, pembubaran oksigen ing larutan sing ngemot ion Cl- nyepetake proses reaksi katodik, tingkat pitting dikurangi.Han20 nyelidiki efek suhu ing prilaku korosi 2205 duplex stainless steel ing lingkungan CO2.Asil kasebut nuduhake yen kenaikan suhu nambah jumlah produk karat lan area rongga penyusutan ing permukaan materi.Kajaba iku, nalika suhu mundhak nganti 150 ° C, film oksida ing permukaan pecah, lan kapadhetan kawah paling dhuwur.Lu4 nyelidiki efek suhu ing prilaku korosi 2205 duplex stainless steel saka passivation kanggo aktivasi ing lingkungan panas bumi ngemot CO2.Asil kasebut nuduhake yen ing suhu tes ing ngisor 150 °C, film sing dibentuk nduweni struktur amorf sing khas, lan antarmuka njero ngemot lapisan sing sugih nikel, lan ing suhu 300 °C, produk korosi sing diasilake nduweni struktur skala nano. .-polikristalin FeCr2O4, CrOOH lan NiFe2O4.
Ing anjir.11 minangka diagram proses korosi lan pembentukan film 2205 DSS.Sadurunge digunakake, 2205 DSS mbentuk film pasif ing atmosfer.Sawise dicelupake ing lingkungan sing simulasi solusi sing ngemot solusi kanthi kandungan Cl- lan CO2 sing dhuwur, permukaane kanthi cepet diubengi dening macem-macem ion agresif (Cl-, CO32-, lsp.).).J. Banas 65 nyimpulake yen ing lingkungan sing ana CO2 bebarengan, stabilitas film pasif ing permukaan materi bakal suda kanthi wektu, lan asam karbonat sing dibentuk cenderung nambah konduktivitas ion ing pasif. lapisan.film lan percepatan pembubaran ion ing film pasif.film pasif.Mangkono, lapisan film ing lumahing sampel ana ing tataran keseimbangn dinamis saka pembubaran lan repassivation66, Cl- nyuda tingkat tatanan saka lapisan film lumahing, lan ngadu pitting cilik katon ing area jejer saka lumahing film, minangka ditampilake ing Figure 3. Nuduhake.Kaya sing dituduhake ing Gambar 11a lan b, bolongan korosi cilik sing ora stabil katon bebarengan.Nalika suhu mundhak, aktivitas ion korosif ing larutan ing lapisan film mundhak, lan ambane pit cilik sing ora stabil mundhak nganti lapisan film rampung ditembus dening transparan, kaya sing ditampilake ing Gambar 11c.Kanthi paningkatan suhu medium sing dissolving, isi CO2 sing dibubarake ing solusi kasebut nyepetake, sing ndadékaké penurunan nilai pH larutan, paningkatan kapadhetan lubang korosi sing ora stabil paling cilik ing permukaan SPP. , ambane pit karat dhisikan ngembangaken lan deepens, lan film passivating ing lumahing sampel Minangka kekandelan sudo, ing passivating film dadi luwih rawan kanggo pitting minangka ditampilake ing Figure 11d.Lan asil elektrokimia uga dikonfirmasi manawa owah-owahan suhu duwe pengaruh tartamtu ing integritas lan Kapadhetan film.Mangkono, bisa dideleng yen korosi ing larutan sing jenuh karo CO2 sing ngandhut konsentrasi Cl- sing dhuwur banget beda karo korosi ing larutan sing ngandhut konsentrasi Cl-67,68 sing kurang.
Proses korosi 2205 DSS kanthi pembentukan lan karusakan saka film anyar.(a) Proses 1, (b) Proses 2, (c) Proses 3, (d) Proses 4.
Suhu pitting kritis rata-rata 2205 DSS ing solusi simulasi sing ngemot 100 g / l Cl- lan CO2 jenuh yaiku 66,9 ℃, lan ambane pitting maksimal yaiku 12,9 µm, sing nyuda resistensi korosi 2205 DSS lan nambah sensitivitas kanggo pitting.mundhak suhu.
Wektu kirim: Feb-16-2023