Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Naggamit ka usa ka bersyon sa browser nga adunay limitado nga suporta sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Dugang pa, aron masiguro ang padayon nga suporta, gipakita namon ang site nga wala’y mga istilo ug JavaScript.
Nagpakita sa usa ka carousel sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon.Gamita ang Kaniadto ug Sunod nga mga buton sa paglihok sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon, o gamita ang mga buton sa slider sa katapusan aron sa paglihok sa tulo ka mga slide sa usa ka higayon.
Ang Duplex 2205 nga stainless steel (DSS) adunay maayo nga resistensya sa kaagnasan tungod sa kasagaran nga istruktura sa duplex, apan ang labi ka mabangis nga sulud sa lana ug gas nga adunay CO2 nagresulta sa lainlaing mga ang-ang sa kaagnasan, labi na ang pitting, nga seryoso nga naghulga sa kaluwasan ug kasaligan sa lana ug natural. mga aplikasyon sa gas.pagpalambo sa gas.Sa kini nga trabaho, usa ka pagsulay sa pagpaunlod ug usa ka pagsulay sa electrochemical gigamit kauban ang laser confocal microscopy ug X-ray photoelectron spectroscopy.Ang mga resulta nagpakita nga ang kasagaran nga kritikal nga temperatura alang sa pitting 2205 DSS kay 66.9 °C.Kung ang temperatura mas taas kaysa 66.9 ℃, ang potensyal sa pagkaguba sa pitting, ang agwat sa passivation ug ang potensyal sa pagkaguba sa kaugalingon makunhuran, ang gidak-on sa passive nga densidad sa kasamtangan nga pagtaas, ug ang pagkasensitibo sa pitting madugangan.Sa dugang nga pagtaas sa temperatura, ang radius sa capacitive arc 2205 DSS mikunhod, ang resistensya sa nawong ug ang pagsukol sa pagbalhin sa bayad hinay-hinay nga pagkunhod, ug ang densidad sa mga donor ug acceptor carrier sa film layer sa produkto nga adunay n + p-bipolar nga mga kinaiya usab. nagdugang, ang sulod sa Cr oxides sa sulod nga layer sa pelikula mikunhod, nagdugang sa sulod sa Fe oxides sa gawas nga layer, ang pagkatunaw sa film layer pagtaas, ang kalig-on mikunhod, ang gidaghanon sa mga gahong ug ang pore gidak-on nga pagtaas.
Sa konteksto sa paspas nga pag-uswag sa ekonomiya ug sosyal ug sosyal nga pag-uswag, ang panginahanglan alang sa mga kahinguhaan sa lana ug gas nagpadayon sa pagtubo, nga nagpugos sa pag-uswag sa lana ug gas nga anam-anam nga ibalhin sa habagatan-kasadpan ug sa baybayon nga mga lugar nga adunay labi ka grabe nga mga kahimtang ug palibot, mao nga ang mga kondisyon sa operasyon sa ang downhole tubing nahimong mas ug mas grabe..Pagkadaot 1,2,3.Sa natad sa eksplorasyon sa lana ug gas, kung ang pagtaas sa CO2 4 ug ang kaasinan ug chlorine nga sulud 5, 6 sa gihimo nga likido, ang ordinaryo nga 7 nga carbon steel pipe gipailalom sa grabe nga kaagnasan, bisan kung ang mga inhibitor sa kaagnasan gibomba sa pisi sa tubo, corrosion dili mahimong epektibo nga sumpuon steel dili na makab-ot ang mga kinahanglanon sa long-term nga operasyon sa mapintas corrosive CO28,9,10 palibot.Ang mga tigdukiduki mibalik ngadto sa duplex stainless steels (DSS) nga adunay mas maayo nga corrosion resistance.2205 DSS, ang sulud sa ferrite ug austenite sa asero mga 50%, adunay maayo kaayo nga mekanikal nga mga kabtangan ug resistensya sa kaagnasan, ang ibabaw nga passivation film dasok, adunay maayo kaayo nga uniporme nga pagsukol sa kaagnasan, ang presyo mas ubos kaysa sa mga sinulud nga nakabase sa nickel 11 , 12. Busa, ang 2205 DSS kasagarang gigamit isip pressure vessel sa corrosive environment, oil well casing sa corrosive CO2 environment, water cooler para sa condensing system sa offshore oil ug chemical fields 13, 14, 15, apan ang 2205 DSS mahimo usab nga adunay corrosive perforation sa serbisyo.
Sa pagkakaron, daghang mga pagtuon sa CO2- ug Cl-pitting corrosion 2205 DSS ang gihimo sa nasud ug sa gawas sa nasud [16,17,18].Nakaplagan sa Ebrahimi19 nga ang pagdugang ug potassium dichromate salt sa usa ka NaCl solution makapugong sa 2205 DSS pitting, ug ang pagdugang sa konsentrasyon sa potassium dichromate makapataas sa kritikal nga temperatura sa 2205 DSS pitting.Bisan pa, ang potensyal sa pitting sa 2205 DSS nagdugang tungod sa pagdugang sa usa ka piho nga konsentrasyon sa NaCl sa potassium dichromate ug mikunhod uban ang pagtaas sa konsentrasyon sa NaCl.Gipakita sa Han20 nga sa 30 ngadto sa 120 ° C, ang istruktura sa 2205 DSS passivating film usa ka sinagol nga Cr2O3 inner layer, FeO outer layer, ug rich Cr;kung ang temperatura mosaka ngadto sa 150 °C, ang passivation film matunaw., ang internal nga istruktura mausab ngadto sa Cr2O3 ug Cr(OH)3, ug ang gawas nga layer mausab ngadto sa Fe(II,III) oxide ug Fe(III) hydroxide.Nakaplagan sa Peguet21 nga ang stationary pitting sa S2205 stainless steel sa NaCl solution kasagarang mahitabo dili ubos sa critical pitting temperature (CPT) kondili sa transformation temperature range (TTI).Ang Thiadi22 mihinapos nga samtang ang konsentrasyon sa NaCl nagdugang, ang corrosion resistance sa S2205 DSS mikunhod pag-ayo, ug ang mas negatibo nga magamit nga potensyal, mas grabe ang corrosion resistance sa materyal.
Niini nga artikulo, ang dinamikong potensyal nga pag-scan, impedance spectroscopy, kanunay nga potensyal, Mott-Schottky curve ug optical electron microscopy gigamit sa pagtuon sa epekto sa taas nga kaparat, taas nga Cl-konsentrasyon ug temperatura sa corrosion behavior sa 2205 DSS.ug photoelectron spectroscopy, nga naghatag sa teoretikal nga sukaranan alang sa luwas nga operasyon sa 2205 DSS sa mga palibot sa lana ug gas nga adunay CO2.
Ang materyal sa pagsulay gipili gikan sa solusyon nga gitambalan nga asero 2205 DSS (steel grade 110ksi), ug ang panguna nga komposisyon sa kemikal gipakita sa Talaan 1.
Ang gidak-on sa electrochemical sample mao ang 10 mm × 10 mm × 5 mm, kini gilimpyohan sa acetone sa pagtangtang sa lana ug hingpit nga ethanol ug uga.Ang likod sa piraso sa pagsulay gibaligya aron makonektar ang angay nga gitas-on sa wire nga tumbaga.Human sa welding, gamita ang multimeter (VC9801A) aron masusi ang electrical conductivity sa welded test piece, ug dayon i-seal ang non-working surface gamit ang epoxy.Gamita ang 400#, 600#, 800#, 1200#, 2000# silicon carbide water sandpaper sa pag-polish sa work surface sa polishing machine nga may 0.25um polishing agent hangtod sa surface roughness Ra≤1.6um, ug sa kataposan limpyo ug ibutang sa thermostat .
Usa ka Priston (P4000A) electrochemical workstation nga adunay tulo ka electrode system ang gigamit.Ang usa ka platinum electrode (Pt) nga adunay gilapdon nga 1 cm2 nagsilbing auxiliary electrode, usa ka DSS 2205 (nga adunay gilapdon nga 1 cm2) gigamit ingon usa ka working electrode, ug usa ka reference electrode (Ag/AgCl) kay gigamit.Ang modelo nga solusyon nga gigamit sa pagsulay giandam sumala sa (Table 2).Sa wala pa ang pagsulay, ang usa ka high-purity nga N2 nga solusyon (99.99%) gipasa sulod sa 1 ka oras, ug dayon ang CO2 gipasa sulod sa 30 min aron ma-deoxygenate ang solusyon., ug ang CO2 sa solusyon kanunay anaa sa kahimtang sa saturation.
Una, ibutang ang sample sa tangke nga adunay sulud nga solusyon sa pagsulay, ug ibutang kini sa kanunay nga kaligoanan sa tubig sa temperatura.Ang inisyal nga setting nga temperatura mao ang 2 ° C, ug ang pagtaas sa temperatura kontrolado sa gikusgon nga 1 ° C / min, ug ang temperatura gikontrolar.sa 2-80°C.Celsius.Nagsugod ang pagsulay sa kanunay nga potensyal (-0.6142 Vs.Ag/AgCl) ug ang kurba sa pagsulay usa ka kurba niini.Sumala sa kritikal nga pitting temperature test standard, ang It curve mahimong mailhan.Ang temperatura diin ang kasamtangan nga densidad misaka ngadto sa 100 μA/cm2 gitawag nga kritikal nga temperatura sa pitting.Ang kasarangang giiniton alang sa pitting mao ang 66.9 °C.Ang mga temperatura sa pagsulay alang sa polarization curve ug ang impedance spectrum gipili nga 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C ug 75 ° C, matag usa, ug ang pagsulay gisubli tulo ka beses ubos sa parehas nga sample nga mga kondisyon aron makunhuran ang posible nga mga pagtipas.
Usa ka metal nga sample nga naladlad sa solusyon una nga polarized sa usa ka cathode potensyal (-1.3 V) alang sa 5 min sa wala pa pagsulay sa potentiodynamic polarization kurba sa pagwagtang sa oxide film nga naporma sa nagtrabaho nawong sa sample, ug unya sa usa ka bukas nga sirkito potensyal sa 1 h hangtod ang corrosion boltahe dili matukod.Ang scan rate sa dinamikong potensyal nga polarization curve gitakda sa 0.333mV/s, ug ang scan interval potential gibutang sa -0.3~1.2V vs. OCP.Aron masiguro ang katukma sa pagsulay, ang parehas nga kahimtang sa pagsulay gisubli 3 ka beses.
Impedance spectrum testing software - Versa Studio.Ang pagsulay una nga gihimo sa usa ka makanunayon nga open-circuit nga potensyal, ang amplitude sa alternating disturbance boltahe gibutang sa 10 mV, ug ang frequency sa pagsukod gitakda sa 10-2-105 Hz.spectrum data human sa pagsulay.
Kasamtangang proseso sa pagsulay sa curve sa oras: pilia ang lainlaing mga potensyal sa passivation sumala sa mga resulta sa anodic polarization curve, sukda ang It curve sa kanunay nga potensyal, ug ipahiangay ang doble nga logarithm curve aron makalkulo ang bakilid sa gisulud nga kurba alang sa pagtuki sa pelikula.ang mekanismo sa pagporma sa passivating film.
Human ma-stabilize ang boltahe sa open circuit, paghimo og Mott-Schottky curve test.Test potensyal scan range 1.0~-1.0V (vS.Ag/AgCl), scan rate 20mV/s, pagsulay frequency gibutang sa 1000Hz, excitation signal 5mV.
Gamita ang X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (ESCALAB 250Xi, UK) sa pag-sputter test sa komposisyon ug kemikal nga kahimtang sa surface passivation film human sa 2205 DSS film formation ug paghimo sa measurement data peak-fit processing gamit ang superyor nga software.itandi sa mga database sa atomic spectra ug may kalabutan nga literatura23 ug gi-calibrate gamit ang C1s (284.8 eV).Ang morphology sa corrosion ug ang giladmon sa mga gahong sa mga sample gihulagway gamit ang ultra-deep optical digital microscope (Zeiss Smart Zoom5, Germany).
Ang sample gisulayan sa parehas nga potensyal (-0.6142 V rel. Ag / AgCl) pinaagi sa kanunay nga potensyal nga pamaagi ug ang corrosion curve nga natala sa oras.Sumala sa sumbanan sa pagsulay sa CPT, ang polarization nga karon nga density sa hinay-hinay nga pagtaas sa pagtaas sa temperatura.Gipakita sa 1 ang kritikal nga temperatura sa pitting sa 2205 DSS sa usa ka simulate nga solusyon nga adunay sulud nga 100 g/L Cl– ug saturated CO2.Makita nga sa usa ka mubu nga temperatura sa solusyon, ang karon nga densidad halos dili mausab sa pagdugang sa oras sa pagsulay.Ug sa diha nga ang temperatura sa solusyon misaka ngadto sa usa ka piho nga bili, ang kasamtangan nga Densidad misaka paspas, nga nagpakita nga ang rate sa dissolution sa passivating pelikula misaka uban sa pagtaas sa temperatura sa solusyon.Sa diha nga ang temperatura sa solid nga solusyon misaka gikan sa 2 ° C ngadto sa mga 67 ° C, ang polarization kasamtangan nga Densidad sa 2205DSS pagtaas sa 100µA / cm2, ug ang average nga kritikal nga pitting temperatura sa 2205DSS mao ang 66.9 ° C, nga mao ang mahitungod sa 16.6 ° C. mas taas pa kay sa 2205DSS.standard nga 3.5 wt.% NaCl (0.7 V)26.Ang kritikal nga temperatura sa pitting nagdepende sa gigamit nga potensyal sa panahon sa pagsukod: kung mas ubos ang magamit nga potensyal, mas taas ang gisukod nga kritikal nga temperatura sa pitting.
Pagbutang sa kritikal nga curve sa temperatura sa 2205 duplex stainless steel sa usa ka simulate nga solusyon nga adunay sulod nga 100 g/L Cl– ug saturated CO2.
Sa fig.Ang 2 nagpakita sa ac impedance plots sa 2205 DSS sa simulated solutions nga adunay 100 g/L Cl- ug saturated CO2 sa lain-laing temperatura.Makita nga ang Nyquist diagram sa 2205DSS sa lainlaing mga temperatura naglangkob sa high-frequency, mid-frequency ug low-frequency resistance-capacitance arcs, ug ang resistance-capacitance arcs dili semicircular.Ang radius sa capacitive arc nagpakita sa resistensya nga bili sa passivating film ug ang bili sa charge transfer resistance atol sa electrode reaction.Gidawat sa kadaghanan nga kung mas dako ang radius sa capacitive arc, mas maayo ang resistensya sa corrosion sa metal nga substrate sa solusyon27.Sa temperatura sa solusyon nga 30 °C, ang radius sa capacitive arc sa Nyquist diagram ug ang anggulo sa phase sa diagram sa impedance modulus |Z|Ang Bode mao ang pinakataas ug ang 2205 DSS corrosion mao ang pinakaubos.Samtang ang temperatura sa solusyon mosaka, ang |Z|impedance modulus, arc radius ug solusyon pagsukol pagkunhod, dugang pa, ang anggulo bahin usab mikunhod gikan sa 79 Ω ngadto sa 58 Ω sa intermediate frequency rehiyon, nga nagpakita sa usa ka halapad nga peak ug usa ka dasok nga sulod nga layer ug usa ka sparse (porous) sa gawas nga layer mao ang mga nag-unang mga bahin sa usa ka dili managsama nga passive film28.Busa, samtang ang temperatura mosaka, ang passivating film nga naporma sa ibabaw sa metal substrate dissolves ug liki, nga makapahuyang sa protective kabtangan sa substrate ug deteriorate sa corrosion pagsukol sa materyal29.
Gamit ang software nga ZSimDeme nga mohaum sa datos sa impedance spectrum, ang gipaangay nga katumbas nga sirkito gipakita sa Fig. 330, diin ang Rs mao ang simulated solution resistance, Q1 mao ang film capacitance, Rf ang resistensya sa namugna nga passivating film, Q2 mao ang double layer capacitance, ug ang Rct mao ang charge transfer resistance.Gikan sa mga resulta sa haom sa lamesa.Ang 3 nagpakita nga samtang ang temperatura sa simulate nga solusyon nagdugang, ang bili sa n1 mikunhod gikan sa 0.841 ngadto sa 0.769, nga nagpakita sa pagtaas sa gintang tali sa duha ka layer nga mga capacitor ug usa ka pagkunhod sa densidad.Ang pagsukol sa pagbalhin sa bayad Rct anam-anam nga mikunhod gikan sa 2.958 × 1014 ngadto sa 2.541 × 103 Ω cm2, nga nagpakita sa usa ka anam-anam nga pagkunhod sa corrosion resistance sa materyal.Ang pagsukol sa solusyon Rs mikunhod gikan sa 2.953 ngadto sa 2.469 Ω cm2, ug ang capacitance Q2 sa passivating film mikunhod gikan sa 5.430 10-4 ngadto sa 1.147 10-3 Ω cm2, ang conductivity sa solusyon misaka, ang kalig-on sa passivating film mikunhod. , ug ang solusyon nga Cl-, SO42-, ug uban pa) sa medium nga pagtaas, nga nagpadali sa pagkaguba sa passivating film31.Kini modala ngadto sa usa ka pagkunhod sa pelikula pagsukol Rf (gikan sa 4662 ngadto sa 849 Ω cm2) ug usa ka pagkunhod sa polarization resistensya Rp (Rct + Rf) naporma sa ibabaw sa duplex stainless steel.
Busa, ang temperatura sa solusyon makaapekto sa corrosion nga pagsukol sa DSS 2205. Sa usa ka ubos nga temperatura sa solusyon, ang usa ka proseso sa reaksyon mahitabo tali sa cathode ug sa anode sa presensya sa Fe2 +, nga makatampo sa paspas nga pagkabungkag ug corrosion sa anode, ingon man usab sa passivation sa pelikula nga naporma sa ibabaw, mas kompleto ug mas taas nga Densidad, mas dako nga pagsukol bayad pagbalhin sa taliwala sa mga solusyon, slows sa dissolution sa metal matrix ug nagpakita sa mas maayo nga corrosion pagsukol.Samtang ang temperatura sa solusyon nagdugang, ang pagsukol sa pagsingil sa pagbalhin Rct mikunhod, ang rate sa reaksyon tali sa mga ion sa solusyon nga paspas, ug ang rate sa pagsabwag sa mga agresibo nga mga ion paspas, aron ang mga inisyal nga mga produkto sa corrosion maporma pag-usab sa ibabaw sa nawong sa ang substrate gikan sa nawong sa metal nga substrate.Ang usa ka thinner passivating film makapahuyang sa protective properties sa substrate.
Sa fig.Gipakita sa Figure 4 ang dinamikong potensyal nga polarization curves sa 2205 DSS sa simulate nga mga solusyon nga adunay sulud nga 100 g / L Cl- ug saturated CO2 sa lainlaing mga temperatura.Kini makita gikan sa numero nga sa diha nga ang potensyal anaa sa han-ay gikan sa -0.4 ngadto sa 0.9 V, ang anode curves sa lain-laing mga temperatura adunay dayag nga passivation rehiyon, ug ang kaugalingon-corrosion potensyal mao ang mahitungod sa -0.7 sa -0.5 V. Ingon sa ang densidad nagdugang sa kasamtangan hangtod sa 100 μA/cm233 ang anode curve sagad gitawag nga pitting potential (Eb o Etra).Samtang ang temperatura mosaka, ang passivation interval mikunhod, ang self-corrosion potensyal mikunhod, ang corrosion kasamtangan nga densidad lagmit sa pagdugang, ug ang polarization curve pagbalhin ngadto sa tuo, nga nagpakita nga ang pelikula nga naporma sa DSS 2205 sa simulated solusyon adunay aktibo. kalihokan.sulod sa 100 g/l Cl– ug saturated CO2, nagdugang sa pagkasensitibo sa pitting corrosion, dali nga madaot sa agresibo nga mga ion, nga mosangpot sa dugang nga corrosion sa metal matrix ug pagkunhod sa corrosion resistance.
Makita gikan sa Talaan 4 nga kung ang temperatura mosaka gikan sa 30 ° C ngadto sa 45 ° C, ang katugbang nga overpassivation potensyal mikunhod gamay, apan ang passivation kasamtangan nga Densidad sa katugbang nga gidak-on nagdugang kamahinungdanon, nga nagpakita nga ang pagpanalipod sa mga passivating pelikula ubos niini. ang mga kahimtang mosaka sa pagtaas sa temperatura.Kung ang temperatura moabut sa 60 ° C, ang katugbang nga potensyal sa pag-piting mokunhod pag-ayo, ug kini nga uso mahimong labi ka dayag sa pagtaas sa temperatura.Kinahanglan nga matikdan nga sa 75 ° C usa ka mahinungdanong lumalabay nga kasamtangan nga peak ang makita sa numero, nga nagpakita sa presensya sa metastable pitting corrosion sa sample surface.
Busa, sa pagtaas sa temperatura sa solusyon, ang gidaghanon sa oxygen nga natunaw sa solusyon mikunhod, ang pH nga kantidad sa nawong sa pelikula mikunhod, ug ang kalig-on sa passivating film mikunhod.Dugang pa, kon mas taas ang temperatura sa solusyon, mas taas ang kalihokan sa agresibo nga mga ion sa solusyon ug mas taas ang rate sa kadaot sa ibabaw nga layer sa pelikula sa substrate.Ang mga oxide nga naporma sa layer sa pelikula dali nga mahulog ug mo-react sa mga kation sa layer sa pelikula aron maporma ang mga matunaw nga compound, nga nagdugang ang posibilidad sa pag-pit.Tungod kay ang regenerated film layer medyo luag, ang proteksyon nga epekto sa substrate ubos, nga nagdugang sa corrosion sa metal substrate.Ang mga resulta sa dinamikong polarization potensyal nga pagsulay nahiuyon sa mga resulta sa impedance spectroscopy.
Sa fig.Gipakita sa Figure 5a Kini nagkurba alang sa 2205 DSS sa usa ka modelo nga solusyon nga adunay sulud nga 100 g/L Cl– ug saturated CO2.Ang passivation kasamtangan nga density isip usa ka function sa oras nakuha human sa polarization sa lain-laing mga temperatura alang sa 1 h sa usa ka potensyal sa -300 mV (relative sa Ag / AgCl).Kini makita nga ang passivation kasamtangan nga Densidad trend sa 2205 DSS sa sama nga potensyal ug lain-laing mga temperatura mao ang batakan sa mao usab nga, ug ang trend anam-anam nga pagkunhod sa panahon ug lagmit nga hapsay.Samtang ang temperatura anam-anam nga misaka, ang passivation kasamtangan nga Densidad sa 2205 DSS misaka, nga nahiuyon sa mga resulta sa polarization, nga nagpakita usab nga ang protective nga mga kinaiya sa pelikula layer sa metal substrate mikunhod uban sa pagdugang sa temperatura sa solusyon.
Potentiostatic polarization curves sa 2205 DSS sa parehas nga potensyal sa pagporma sa pelikula ug lainlain nga temperatura.(a) Kasamtangang densidad kumpara sa oras, (b) Passive film growth logarithm.
Susiha ang relasyon tali sa passive nga densidad sa kasamtangan ug oras sa lain-laing mga temperatura alang sa parehas nga potensyal sa pagporma sa pelikula, sama sa gipakita sa (1)34:
Kung diin ang i mao ang passive current density sa potensyal sa pagporma sa pelikula, A/cm2.Ang A mao ang lugar sa nagtrabaho nga electrode, cm2.Ang K mao ang bakilid sa kurba nga gihaom niini.t panahon, s
Sa fig.Ang 5b nagpakita sa logI ug logt curves alang sa 2205 DSS sa lain-laing mga temperatura sa parehas nga potensyal sa pagporma sa pelikula.Sumala sa datos sa literatura, 35 sa dihang ang linya slope K = -1, ang film layer nga naporma sa ibabaw sa substrate mas dasok ug adunay mas maayo nga corrosion resistance sa metal substrate.Ug kung ang tul-id nga linya nga mga bakilid K = -0.5, ang layer sa pelikula nga naporma sa ibabaw luag, adunay daghang gagmay nga mga lungag ug adunay dili maayo nga pagsukol sa corrosion sa metal nga substrate.Makita nga sa 30°C, 45°C, 60°C, ug 75°C, ang istruktura sa layer sa pelikula mausab gikan sa dasok nga mga pores ngadto sa loose pores subay sa pinili nga linear slope.Sumala sa Point Defect Model (PDM)36,37 makita nga ang gipadapat nga potensyal sa panahon sa pagsulay dili makaapekto sa kasamtangan nga densidad, nga nagpakita nga ang temperatura direkta nga makaapekto sa pagsukod sa anode kasamtangan nga densidad sa panahon sa pagsulay, mao nga ang kasamtangan nagdugang sa pagtaas sa temperatura.solusyon, ug ang Densidad sa 2205 DSS nagdugang, ug ang corrosion resistance mikunhod.
Ang mga kabtangan sa semiconductor sa nipis nga layer sa pelikula nga naporma sa DSS makaapekto sa resistensya sa kaagnasan niini38, ang tipo sa semiconductor ug ang density sa carrier sa nipis nga layer sa pelikula makaapekto sa pag-crack ug pitting sa nipis nga layer sa pelikula DSS39,40 diin ang kapasidad C ug E sa ang potensyal nga manipis nga layer sa pelikula makatagbaw sa relasyon sa MS, ang space charge sa semiconductor gikalkula sa mosunod nga paagi:
Sa pormula, ang ε mao ang permittivity sa passivating film sa room temperature, katumbas sa 1230, ε0 ang vacuum permittivity, katumbas sa 8.85 × 10–14 F/cm, E ang secondary charge (1.602 × 10–19 C) ;Ang ND mao ang densidad sa n-type nga semiconductor donors, cm–3, NA ang acceptor density sa p-type nga semiconductor, cm–3, EFB mao ang flat-band potential, V, K ang Boltzmann's constant, 1.38 × 10–3 .23 J/K, T – temperatura, K.
Ang bakilid ug intercept sa gitaod nga linya mahimong kwentahon pinaagi sa pagpahaom sa linear separation sa gisukod nga MS curve, applied concentration (ND), accepted concentration (NA), ug flat band potential (Efb)42.
Sa fig.Ang 6 nagpakita sa Mott-Schottky curve sa ibabaw nga layer sa usa ka 2205 DSS film nga naporma sa usa ka simulate nga solusyon nga adunay sulod nga 100 g/l Cl- ug saturated sa CO2 sa potensyal (-300 mV) sulod sa 1 ka oras.Makita nga ang tanan nga manipis nga pelikula nga mga sapaw nga naporma sa lainlaing mga temperatura adunay mga kinaiya sa n + p-type nga bipolar semiconductors.Ang n-type nga semiconductor adunay solution anion selectivity, nga makapugong sa stainless steel cations gikan sa diffusing ngadto sa solusyon pinaagi sa passivation film, samtang ang p-type nga semiconductor adunay cation selectivity, nga makapugong sa corrosive anions sa solusyon gikan sa passivation crossings Ang pelikula moabut. gikan sa ibabaw sa substrate 26 .Makita usab nga adunay usa ka hapsay nga transisyon tali sa duha nga angay nga mga kurba, ang pelikula naa sa usa ka patag nga kahimtang sa banda, ug ang potensyal nga patag nga banda nga Efb mahimong magamit aron mahibal-an ang posisyon sa banda sa enerhiya sa usa ka semiconductor ug susihon ang electrochemical niini. kalig-on43..
Sumala sa MC curve fitting nga mga resulta nga gipakita sa Table 5, ang outgoing concentration (ND) ug ang receiving concentration (NA) ug ang flat band potential Efb 44 sa samang han-ay sa magnitude gikalkulo.Ang densidad sa gigamit nga carrier kasamtangan nag-una nga nagpaila sa mga depekto sa punto sa layer sa bayad sa wanang ug ang potensyal sa pag-pit sa passivating film.Ang mas taas nga konsentrasyon sa gipadapat nga carrier, mas sayon ang film layer break ug mas taas ang posibilidad sa substrate corrosion45.Dugang pa, sa anam-anam nga pagtaas sa temperatura sa solusyon, ang konsentrasyon sa ND emitter sa layer sa pelikula misaka gikan sa 5.273 × 1020 cm-3 ngadto sa 1.772 × 1022 cm-3, ug ang konsentrasyon sa host sa NA misaka gikan sa 4.972 × 1021 ngadto sa 4.592 ×1023.cm - sama sa gipakita sa fig.3, ang potensyal sa patag nga banda misaka gikan sa 0.021 V ngadto sa 0.753 V, ang gidaghanon sa mga carrier sa solusyon nagdugang, ang reaksyon tali sa mga ion sa solusyon nagkakusog, ug ang kalig-on sa film layer mikunhod.Samtang nagkataas ang temperatura sa solusyon, mas gamay ang hingpit nga bili sa slope sa gibanabana nga linya, mas dako ang densidad sa mga carrier sa solusyon, mas taas ang rate sa diffusion tali sa mga ion, ug mas dako ang gidaghanon sa mga bakanteng ion sa ibabaw sa layer sa pelikula., sa ingon pagkunhod sa metal substrate, kalig-on ug corrosion pagsukol 46,47.
Ang kemikal nga komposisyon sa pelikula adunay usa ka mahinungdanon nga epekto sa kalig-on sa mga metal nga kasyon ug ang paghimo sa mga semiconductor, ug ang pagbag-o sa temperatura adunay importante nga epekto sa pagporma sa usa ka stainless steel film.Sa fig.Ang Figure 7 nagpakita sa tibuok XPS spectrum sa surface layer sa 2205 DSS film sa usa ka simulate nga solusyon nga adunay sulod nga 100 g/L Cl– ug saturated CO2.Ang mga nag-unang elemento sa mga pelikula nga naporma pinaagi sa mga chips sa lain-laing mga temperatura mao ang batakan nga managsama, ug ang mga nag-unang sangkap sa mga pelikula mao ang Fe, Cr, Ni, Mo, O, N, ug C. Busa, ang mga nag-unang sangkap sa layer sa pelikula mao ang Fe. , Cr, Ni, Mo, O, N ug C. Container nga adunay Cr oxides, Fe oxides ug hydroxides ug gamay nga kantidad sa Ni ug Mo oxides.
Ang bug-os nga XPS 2205 DSS spectra nga gikuha sa lainlaing mga temperatura.(a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C.
Ang nag-unang komposisyon sa pelikula adunay kalabutan sa thermodynamic nga mga kabtangan sa mga compound sa passivating film.Sumala sa nagbugkos nga kusog sa mga nag-unang elemento sa layer sa pelikula, nga gihatag sa lamesa.6, makita nga ang mga kinaiya nga spectral peak sa Cr2p3/2 gibahin sa metal Cr0 (573.7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV), ug Cr(OH)3 ( 575.4 ± 0. 1 eV) isip gipakita sa Figure 8a, diin ang oxide nga naporma sa Cr nga elemento mao ang nag-unang component sa pelikula, nga adunay importante nga papel sa corrosion resistance sa pelikula ug sa electrochemical performance niini.Ang relatibong peak intensity sa Cr2O3 sa film layer mas taas kay sa Cr(OH)3.Bisan pa, samtang ang temperatura sa solid nga solusyon mosaka, ang relatibong peak sa Cr2O3 anam-anam nga maluya, samtang ang paryente nga peak sa Cr(OH)3 anam-anam nga motaas, nga nagpakita sa dayag nga pagbag-o sa nag-unang Cr3+ sa layer sa pelikula gikan sa Cr2O3 ngadto sa Cr(OH) 3, ug ang temperatura sa solusyon nagdugang.
Ang nagbugkos nga kusog sa mga taluktok sa kinaiya nga spectrum sa Fe2p3/2 nag-una naglangkob sa upat ka mga taluktok sa metallic state Fe0 (706.4 ± 0.2 eV), Fe3O4 (707.5 ± 0.2 eV), FeO (709.5 ± 0.1 eV ) ug FeOOH (713.1). eV) ± 0.3 eV), ingon sa gipakita sa Fig. 8b, ang Fe nag-una sa naporma nga pelikula sa porma sa Fe2 + ug Fe3 +.Ang Fe2+ gikan sa FeO nagdominar sa Fe(II) sa ubos nga nagbugkos nga mga taluktok sa enerhiya, samtang ang Fe3O4 ug Fe(III) nga FeOOH nga mga compound nagdominar sa mas taas nga nagbugkos nga mga peak sa enerhiya48,49.Ang relatibong intensity sa Fe3+ peak mas taas kay sa Fe2+, apan ang relatibong intensity sa Fe3+ peak mikunhod uban sa pagtaas sa temperatura sa solusyon, ug ang relatibong intensity sa Fe2+ peak mosaka, nga nagpakita sa kausaban sa nag-unang substansiya sa film layer gikan sa Fe3+ ngadto sa Fe2+ aron madugangan ang temperatura sa solusyon.
Ang kinaiya nga spectral peak sa Mo3d5/2 nag-una naglangkob sa duha ka peak positions Mo3d5/2 ug Mo3d3/243.50, samtang ang Mo3d5/2 naglakip sa metallic Mo (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) ug Mo6+ (229.4 eV) ), samtang ang Mo3d3/2 naglakip usab sa metal nga Mo (230.4 ± 0.1 eV), Mo4+ (231.5 ± 0.2 eV) ug Mo6+ (232, 8 ± 0.1 eV) sama sa gipakita sa Figure 8c, mao nga ang mga elemento sa Mo anaa sa kapin sa tulo ka valence kahimtang sa layer sa pelikula.Ang nagbugkos nga kusog sa mga kinaiya nga spectral peak sa Ni2p3/2 naglangkob sa Ni0 (852.4 ± 0.2 eV) ug NiO (854.1 ± 0.2 eV), ingon sa gipakita sa Fig. 8g matag usa.Ang kinaiya N1s peak naglangkob sa N (399.6 ± 0.3 eV), ingon sa gipakita sa Fig. 8d.Ang mga kinaiya nga O1s peak naglakip sa O2- (529.7 ± 0.2 eV), OH- (531.2 ± 0.2 eV) ug H2O (531.8 ± 0.3 eV), ingon sa gipakita sa Fig. Ang mga nag-unang sangkap sa layer sa pelikula mao ang (OH- ug O2 -) , nga gigamit sa panguna alang sa oksihenasyon o hydrogen oxidation sa Cr ug Fe sa layer sa pelikula.Ang relatibong peak intensity sa OH- mitaas pag-ayo samtang ang temperatura misaka gikan sa 30°C ngadto sa 75°C.Busa, sa usa ka pagtaas sa temperatura, ang nag-unang materyal nga komposisyon sa O2- sa pelikula layer kausaban gikan sa O2- ngadto sa OH- ug O2-.
Sa fig.Ang Figure 9 nagpakita sa microscopic surface morphology sa sample 2205 DSS human sa dinamikong potensyal nga polarization sa usa ka modelo nga solusyon nga adunay sulod nga 100 g/L Cl– ug saturated CO2.Kini makita nga sa ibabaw sa mga sample polarized sa lain-laing mga temperatura, adunay mga corrosion gahong sa lain-laing mga ang-ang, kini mahitabo sa usa ka solusyon sa agresibo ions, ug uban sa usa ka pagtaas sa temperatura sa solusyon, mas seryoso nga corrosion mahitabo sa ibabaw sa. ibabaw sa mga sample.substrate.Ang gidaghanon sa mga pitting pits kada unit area ug ang giladmon sa mga corrosion center modaghan.
Corrosion curves sa 2205 DSS sa modelo nga mga solusyon nga adunay 100 g/l Cl– ug saturated CO2 sa lain-laing temperatura (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c.
Busa, ang pagtaas sa temperatura makadugang sa kalihokan sa matag sangkap sa DSS, ingon man usab sa pagdugang sa kalihokan sa agresibo nga mga ion sa usa ka agresibo nga palibot, hinungdan sa usa ka matang sa kadaot sa sample nga nawong, nga makadugang sa kalihokan sa pitting., ug ang pagporma sa corrosion pit modaghan.Ang rate sa pagporma sa produkto motaas ug ang corrosion resistance sa materyal mokunhod51,52,53,54,55.
Sa fig.Ang 10 nagpakita sa morphology ug pitting depth sa usa ka 2205 DSS sample nga polarized nga adunay ultra high depth of field optical digital microscope.Gikan sa fig.Gipakita sa 10a nga ang gagmay nga mga gahong sa kaagnasan nagpakita usab sa palibot sa mga dagkong mga gahong, nga nagpakita nga ang pagpasalida nga pelikula sa sulud sa sample partially naguba uban ang pagporma sa mga gahong sa kaagnasan sa usa ka gihatag nga densidad sa karon, ug ang labing kataas nga giladmon sa pitting mao ang 12.9 µm.ingon sa gipakita sa Figure 10b.
Ang DSS nagpakita sa mas maayo nga pagsukol sa kaagnasan, ang nag-unang rason mao nga ang pelikula nga naporma sa ibabaw sa nawong sa asero maayo nga gipanalipdan sa solusyon, Mott-Schottky, sumala sa ibabaw sa XPS resulta ug may kalabutan nga literatura 13,56,57,58, ang pelikula nag-una moagi sa mosunod Kini ang proseso sa oksihenasyon sa Fe ug Cr.
Ang Fe2+ dali nga matunaw ug mo-precipitate sa interface 53 tali sa pelikula ug solusyon, ug ang proseso sa cathodic reaction mao ang mosunod:
Sa corroded state, usa ka two-layer structural film ang naporma, nga kasagaran naglangkob sa usa ka sulod nga layer sa iron ug chromium oxides ug usa ka outer hydroxide layer, ug ang mga ion kasagarang motubo sa mga pores sa pelikula.Ang kemikal nga komposisyon sa passivating nga pelikula may kalabutan sa iyang semiconductor nga mga kabtangan, ingon nga ebidensya sa Mott-Schottky curve, nga nagpakita nga ang komposisyon sa passivating film kay n+p-type ug adunay bipolar nga mga kinaiya.Ang mga resulta sa XPS nagpakita nga ang gawas nga layer sa passivating film nag-una nga gilangkuban sa Fe oxides ug hydroxides nga nagpakita sa n-type nga semiconductor nga mga kabtangan, ug ang sulod nga layer kasagaran gilangkuban sa Cr oxides ug hydroxides nga nagpakita sa p-type nga semiconductor nga mga kabtangan.
Ang 2205 DSS adunay taas nga resistivity tungod sa taas nga Cr17.54 nga sulod ug nagpakita sa lain-laing ang-ang sa pitting tungod sa microscopic galvanic corrosion55 tali sa duplex structures.Ang pitting corrosion maoy usa sa labing komon nga matang sa corrosion sa DSS, ug ang temperatura maoy usa sa importanteng mga butang nga nakaimpluwensya sa kinaiya sa pitting corrosion ug adunay epekto sa thermodynamic ug kinetic nga mga proseso sa DSS reaction60,61.Kasagaran, sa usa ka simulate nga solusyon nga adunay taas nga konsentrasyon sa Cl- ug saturated CO2, ang temperatura makaapekto usab sa pagporma sa pitting ug ang pagsugod sa mga liki sa panahon sa stress corrosion cracking ubos sa stress corrosion cracking, ug ang kritikal nga temperatura sa pitting determinado sa pagtimbang-timbang. ang resistensya sa corrosion.DSS.Ang materyal, nga nagpakita sa pagkasensitibo sa metal matrix sa temperatura, kasagarang gigamit isip usa ka importante nga pakisayran sa pagpili sa materyal sa mga aplikasyon sa engineering.Ang kasagaran nga kritikal nga temperatura sa pitting sa 2205 DSS sa simulate nga solusyon mao ang 66.9 ° C, nga 25.6 ° C nga mas taas kaysa sa Super 13Cr stainless steel nga adunay 3.5% NaCl, apan ang maximum nga giladmon sa pitting miabot sa 12.9 µm62.Ang mga resulta sa electrochemical dugang nga nagpamatuod nga ang pinahigda nga mga rehiyon sa phase anggulo ug frequency pig-ot uban sa pagdugang sa temperatura, ug ingon nga ang phase anggulo mikunhod gikan sa 79 ° ngadto sa 58 °, ang bili sa | Z|mikunhod gikan sa 1.26×104 ngadto sa 1.58×103 Ω cm2.bayad pagbalhin pagsukol Rct mikunhod gikan sa 2.958 1014 ngadto sa 2.541 103 Ω cm2, solusyon pagsukol Rs mikunhod gikan sa 2.953 ngadto sa 2.469 Ω cm2, pelikula pagsukol Rf mikunhod gikan sa 5.430 10-4 cm2 ngadto sa 1.147 10-3 cm2.Ang conductivity sa agresibo nga solusyon nagdugang, ang kalig-on sa metal matrix film layer mikunhod, kini matunaw ug dali nga mabuak.Ang densidad sa kaugalingon nga kaagnasan karon misaka gikan sa 1.482 ngadto sa 2.893 × 10-6 A cm-2, ug ang potensyal sa pagkapudpod sa kaugalingon mikunhod gikan sa -0.532 ngadto sa -0.621V.Makita nga ang pagbag-o sa temperatura makaapekto sa integridad ug densidad sa layer sa pelikula.
Sa kasukwahi, ang usa ka taas nga konsentrasyon sa Cl- ug usa ka saturated nga solusyon sa CO2 anam-anam nga nagdugang sa adsorption nga kapasidad sa Cl- sa nawong sa passivating film nga adunay pagtaas sa temperatura, ang kalig-on sa passivation film mahimong dili lig-on, ug ang protective effect sa Ang substrate mahimong mas huyang ug ang pagkadaling makuha sa pitting nagdugang.Sa kini nga kaso, ang kalihokan sa mga corrosive ions sa solusyon nagdugang, ang oxygen content mikunhod, ug ang ibabaw nga pelikula sa corroded nga materyal lisud nga dali nga mabawi, nga nagmugna og mas paborableng kondisyon alang sa dugang nga adsorption sa corrosive ions sa ibabaw.Pagkunhod sa materyal63.Robinson ug uban pa.Gipakita sa [64] nga sa pagtaas sa temperatura sa solusyon, ang rate sa pagtubo sa mga gahong paspas, ug ang rate sa pagsabwag sa mga ion sa solusyon usab nagdugang.Sa diha nga ang temperatura mosaka ngadto sa 65 °C, ang dissolution sa oksiheno sa usa ka solusyon nga adunay Cl- ion nagpahinay sa proseso sa cathodic reaksyon, ang rate sa pitting pagkunhod.Gisusi sa Han20 ang epekto sa temperatura sa pamatasan sa corrosion sa 2205 duplex stainless steel sa usa ka palibot nga CO2.Gipakita sa mga resulta nga ang pagtaas sa temperatura nagdugang sa gidaghanon sa mga produkto sa corrosion ug ang lugar sa mga shrinkage cavity sa ibabaw sa materyal.Sa susama, sa dihang ang temperatura mosaka ngadto sa 150°C, ang oxide nga pelikula sa ibabaw mabuak, ug ang densidad sa mga crater mao ang kinatas-an.Gisusi sa Lu4 ang epekto sa temperatura sa pamatasan sa corrosion sa 2205 duplex stainless steel gikan sa passivation hangtod sa pagpaaktibo sa usa ka geothermal nga palibot nga adunay CO2.Ang ilang mga resulta nagpakita nga sa usa ka pagsulay nga temperatura ubos sa 150 °C, ang naporma nga pelikula adunay usa ka kinaiya nga amorphous nga istruktura, ug ang sulod nga interface naglangkob sa usa ka nickel-rich layer, ug sa temperatura nga 300 °C, ang resulta nga corrosion nga produkto adunay usa ka nanoscale structure. .-polycrystalline FeCr2O4, CrOOH ug NiFe2O4.
Sa fig.Ang 11 usa ka diagram sa proseso sa corrosion ug film formation sa 2205 DSS.Sa wala pa gamiton, ang 2205 DSS nagporma og usa ka passivating film sa atmospera.Human nga naunlod sa usa ka palibot nga nagsundog sa usa ka solusyon nga adunay mga solusyon nga adunay taas nga sulud sa Cl- ug CO2, ang nawong niini dali nga gilibutan sa lainlaing mga agresibo nga ion (Cl-, CO32-, ug uban pa).).Ang J. Banas 65 miabut sa konklusyon nga sa usa ka palibot diin ang CO2 dungan nga anaa, ang kalig-on sa passivating film sa ibabaw sa materyal nga mokunhod sa panahon, ug ang naporma nga carbonic acid lagmit nga madugangan ang conductivity sa mga ion sa passivating. lut-od.pelikula ug acceleration sa dissolution sa mga ion sa usa ka passivating pelikula.passive nga pelikula.Busa, ang layer sa pelikula sa sample surface anaa sa usa ka dinamikong equilibrium stage sa dissolution ug repassivation66, ang Cl- nagpamenos sa rate sa pagporma sa surface film layer, ug ang gagmay nga mga pitting pits makita sa kasikbit nga lugar sa film surface, ingon nga gipakita sa Figure 3. Ipakita.Ingon sa gipakita sa Figure 11a ug b, ang gagmay nga dili lig-on nga corrosion gahong makita sa samang higayon.Sa pagtaas sa temperatura, ang kalihokan sa mga corrosive ions sa solusyon sa film layer nagdugang, ug ang giladmon sa gagmay nga dili lig-on nga mga gahong nagdugang hangtud nga ang pelikula nga layer hingpit nga natuhop sa transparent, sama sa gipakita sa Figure 11c.Uban sa dugang nga pagtaas sa temperatura sa dissolving medium, ang sulod sa dissolved CO2 sa solusyon accelerates, nga mosangpot ngadto sa usa ka pagkunhod sa pH nga bili sa solusyon, usa ka pagtaas sa Densidad sa mga pinakagamay nga dili lig-on nga corrosion gahong sa ibabaw sa SPP. , ang giladmon sa mga inisyal nga corrosion pit molapad ug molalom, ug ang passivating film sa sample surface Samtang ang gibag-on mikunhod, ang passivating sa pelikula mahimong mas prone sa pitting sama sa gipakita sa Figure 11d.Ug ang mga resulta sa electrochemical dugang nga nagpamatuod nga ang pagbag-o sa temperatura adunay usa ka piho nga epekto sa integridad ug density sa pelikula.Sa ingon, makita nga ang corrosion sa mga solusyon nga saturated sa CO2 nga adunay taas nga konsentrasyon sa Cl- lahi kaayo sa corrosion sa mga solusyon nga adunay ubos nga konsentrasyon sa Cl-67,68.
Proseso sa corrosion 2205 DSS nga adunay pagporma ug pagkaguba sa usa ka bag-ong pelikula.(a) Proseso 1, (b) Proseso 2, (c) Proseso 3, (d) Proseso 4.
Ang kasagaran nga kritikal nga temperatura sa pitting sa 2205 DSS sa usa ka simulate nga solusyon nga adunay sulud nga 100 g / l Cl- ug saturated CO2 mao ang 66.9 ℃, ug ang labing taas nga giladmon sa pitting mao ang 12.9 µm, nga nagpamenos sa resistensya sa kaagnasan sa 2205 DSS ug nagdugang ang pagkasensitibo sa pitting .pagtaas sa temperatura.
Oras sa pag-post: Peb-16-2023