Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik.Siz məhdud CSS dəstəyi ilə brauzer versiyasından istifadə edirsiniz.Ən yaxşı təcrübə üçün sizə yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyi tövsiyə edirik (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq rejimini söndürün).Bundan əlavə, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün biz saytı üslub və JavaScript olmadan göstəririk.
Eyni anda üç slayddan ibarət karuseli göstərir.Eyni anda üç slayd arasında hərəkət etmək üçün Əvvəlki və Sonrakı düymələrindən istifadə edin və ya bir anda üç slayd arasında hərəkət etmək üçün sonundakı sürüşmə düymələrindən istifadə edin.
Duplex 2205 paslanmayan polad (DSS) tipik dupleks quruluşuna görə yaxşı korroziyaya davamlıdır, lakin getdikcə sərtləşən CO2 tərkibli neft və qaz mühiti müxtəlif dərəcələrdə korroziyaya, xüsusilə də çuxurlara səbəb olur ki, bu da neftin və təbii məhsulların təhlükəsizliyini və etibarlılığını ciddi şəkildə təhdid edir. qaz tətbiqləri.qazın inkişafı.Bu işdə immersion testi və elektrokimyəvi sınaqdan lazer konfokal mikroskopiya və rentgen fotoelektron spektroskopiyası ilə birlikdə istifadə olunur.Nəticələr göstərdi ki, 2205 DSS pitting üçün orta kritik temperatur 66,9 °C olub.Temperatur 66,9 ℃-dən yüksək olduqda, çuxurun parçalanma potensialı, passivasiya intervalı və özünü korroziya potensialı azalır, ölçüsü passivasiya cərəyanının sıxlığı artır və çuxurun həssaslığı artır.Temperaturun daha da artması ilə 2205 DSS kapasitiv qövsünün radiusu azalır, səth müqaviməti və yük ötürmə müqaviməti tədricən azalır və n + p-bipolyar xüsusiyyətləri olan məhsulun film təbəqəsində donor və qəbuledici daşıyıcıların sıxlığı da azalır. artır, plyonkanın daxili təbəqəsində Cr oksidlərinin miqdarı azalır, xarici təbəqədə Fe oksidlərinin miqdarı artır, plyonka təbəqəsinin həlli artır, dayanıqlıq azalır, çuxurların sayı və məsamə ölçüsü artır.
Sürətli iqtisadi və sosial inkişaf və sosial tərəqqi şəraitində neft və qaz ehtiyatlarına tələbat artmaqda davam edir, bu da neft və qazın işlənməsini tədricən daha ağır şəraitə və ekoloji mühitə malik cənub-qərb və dəniz ərazilərinə keçirməyə məcbur edir. quyu boruları getdikcə daha sərt olur..Pisləşmə 1,2,3.Neft və qaz kəşfiyyatı sahəsində istehsal olunan mayenin tərkibində CO2 4 və duzluluq və xlorun miqdarı 5,6 artdıqda, adi 7 karbonlu polad boru ciddi korroziyaya məruz qaldıqda, hətta boru kəmərinə korroziya inhibitorları vurulsa belə, korroziya effektiv şəkildə yatırıla bilməz polad artıq sərt korroziyalı CO28,9,10 mühitlərində uzunmüddətli əməliyyat tələblərinə cavab verə bilməz.Tədqiqatçılar daha yaxşı korroziyaya davamlılığı olan dupleks paslanmayan poladlara (DSS) müraciət etdilər.2205 DSS, poladda ferrit və austenitin tərkibi təxminən 50% -dir, əla mexaniki xüsusiyyətlərə və korroziyaya davamlılığa malikdir, səthi passivləşdirmə filmi sıxdır, mükəmməl vahid korroziyaya davamlıdır, qiyməti nikel əsaslı ərintilərdən daha aşağıdır 11 , 12. Beləliklə, 2205 DSS korroziyalı mühitdə təzyiq qabı kimi, korroziyalı CO2 mühitində neft quyusunun korpusu, dəniz neft və kimyəvi yataqlarda kondensasiya sistemi üçün su soyuducusu kimi istifadə olunur 13, 14, 15, lakin 2205 DSS də korroziyalı perforasiyaya malik ola bilər. xidmətnizdə.
Hazırda ölkədə və xaricdə CO2- və Cl-pitting korroziyasının 2205 DSS ilə bağlı bir çox tədqiqatlar aparılmışdır [16,17,18].Ebrahimi19 müəyyən etdi ki, NaCl məhluluna kalium dikromat duzunun əlavə edilməsi 2205 DSS çuxurunu maneə törədə bilər və kalium dikromatın konsentrasiyasının artırılması 2205 DSS çuxurunun kritik temperaturunu artırır.Bununla belə, 2205 DSS-nin çuxurlanma potensialı kalium dikromata müəyyən bir NaCl konsentrasiyasının əlavə edilməsi səbəbindən artır və artan NaCl konsentrasiyası ilə azalır.Han20 göstərir ki, 30-120°C-də 2205 DSS passivləşdirici filmin strukturu Cr2O3 daxili təbəqəsi, FeO xarici təbəqəsi və zəngin Cr qarışığıdır;temperatur 150 °C-ə yüksəldikdə, passivasiya filmi əriyir., daxili strukturu Cr2O3 və Cr(OH)3, xarici təbəqə isə Fe(II,III) oksidi və Fe(III) hidroksidinə dəyişir.Peguet21 müəyyən etdi ki, S2205 paslanmayan poladdan NaCl məhlulunda stasionar çuxurlaşma adətən kritik çuxur temperaturundan (CPT) aşağı deyil, transformasiya temperaturu diapazonunda (TTI) baş verir.Thiadi22 belə nəticəyə gəldi ki, NaCl konsentrasiyası artdıqca, S2205 DSS-nin korroziyaya davamlılığı əhəmiyyətli dərəcədə azalır və tətbiq olunan potensial nə qədər mənfi olarsa, materialın korroziyaya davamlılığı bir o qədər pis olur.
Bu məqalədə yüksək duzluluğun, yüksək Cl- konsentrasiyasının və temperaturun 2205 DSS-nin korroziya davranışına təsirini öyrənmək üçün dinamik potensialın skan edilməsi, impedans spektroskopiyası, sabit potensial, Mott-Şottki əyrisi və optik elektron mikroskopiyadan istifadə edilmişdir.və CO2 olan neft və qaz mühitlərində 2205 DSS-nin təhlükəsiz istismarı üçün nəzəri əsası təmin edən fotoelektron spektroskopiya.
Test materialı məhlulla işlənmiş poladdan 2205 DSS (polad dərəcəli 110ksi) seçilir və əsas kimyəvi tərkibi Cədvəl 1-də göstərilmişdir.
Elektrokimyəvi nümunənin ölçüsü 10 mm × 10 mm × 5 mm-dir, yağ və mütləq etanolu çıxarmaq üçün asetonla təmizlənir və qurudulur.Test parçasının arxa hissəsi müvafiq uzunluqdakı mis teli birləşdirmək üçün lehimlənir.Qaynaqdan sonra qaynaqlanmış test parçasının elektrik keçiriciliyini yoxlamaq üçün multimetrdən (VC9801A) istifadə edin və sonra işləməyən səthi epoksi ilə bağlayın.400#, 600#, 800#, 1200#, 2000# silisium karbid su zımparasından istifadə edərək, cilalama maşınındakı iş səthini 0,25um cilalayıcı maddə ilə səth pürüzlülüyü Ra≤1,6um olana qədər cilalayın və nəhayət təmizləyin və termostata qoyun. .
Üç elektrodlu sistemli Priston (P4000A) elektrokimyəvi iş stansiyasından istifadə edilmişdir.Köməkçi elektrod kimi sahəsi 1 sm2 olan platin elektrod (Pt), işçi elektrod kimi DSS 2205 (sahəsi 1 sm2) və istinad elektrodu (Ag/AgCl) istifadə edilmişdir. istifadə olunur.Testdə istifadə edilən model məhlulu (Cədvəl 2) uyğun olaraq hazırlanmışdır.Sınaqdan əvvəl yüksək saflıqda olan N2 məhlulu (99,99%) 1 saat, sonra isə məhlulu oksigensizləşdirmək üçün 30 dəqiqə ərzində CO2 buraxılmışdır., və məhluldakı CO2 həmişə doymuş vəziyyətdə idi.
Əvvəlcə nümunəni test məhlulu olan çənə qoyun və onu sabit temperaturlu su banyosuna qoyun.İlkin tənzimləmə temperaturu 2°C-dir və temperatur artımı 1°C/dəq sürətlə idarə olunur və temperatur diapazonu idarə olunur.2-80°C-də.Selsi.Test sabit potensialda (-0,6142 Vs.Ag/AgCl) başlayır və sınaq əyrisi It əyrisidir.Kritik çuxur temperaturu test standartına əsasən, It əyrisi bilinə bilər.Cari sıxlığın 100 μA/sm2-ə yüksəldiyi temperatur kritik çuxur temperaturu adlanır.Pitting üçün orta kritik temperatur 66,9 °C-dir.Qütbləşmə əyrisi və empedans spektri üçün sınaq temperaturları müvafiq olaraq 30°C, 45°C, 60°C və 75°C olaraq seçildi və mümkün sapmaları azaltmaq üçün sınaq eyni nümunə şəraitində üç dəfə təkrarlandı.
Məhlulun təsirinə məruz qalan metal nümunəsi nümunənin işçi səthində əmələ gələn oksid plyonkasını aradan qaldırmaq üçün potensiodinamik qütbləşmə əyrisini sınaqdan keçirməzdən əvvəl əvvəlcə 5 dəqiqə ərzində katod potensialında (-1,3 V) qütbləşdi, sonra isə nümunənin açıq dövrə potensialında. 1 saat korroziya gərginliyi qurulana qədər.Dinamik potensial qütbləşmə əyrisinin skan sürəti 0,333mV/s, skan intervalı potensialı isə OCP-yə qarşı -0,3~1,2V olaraq təyin edilib.Testin düzgünlüyünü təmin etmək üçün eyni sınaq şərtləri 3 dəfə təkrarlandı.
Empedans spektri test proqramı – Versa Studio.Sınaq əvvəlcə sabit açıq dövrə potensialında aparıldı, alternativ pozğunluq gərginliyinin amplitudası 10 mV, ölçmə tezliyi isə 10-2-105 Hz-ə təyin edildi.sınaqdan sonra spektr məlumatları.
Cari vaxt əyrisinin sınaq prosesi: anodik qütbləşmə əyrisinin nəticələrinə görə müxtəlif passivasiya potensiallarını seçin, sabit potensialda It əyrisini ölçün və filmin təhlili üçün uyğun əyrinin yamacını hesablamaq üçün ikiqat loqarifm əyrisini uyğunlaşdırın.passivləşdirici filmin əmələ gəlmə mexanizmi.
Açıq dövrə gərginliyi sabitləşdikdən sonra Mott-Schottky əyri testini aparın.Test potensial skan diapazonu 1.0~-1.0V (vS.Ag/AgCl), skan sürəti 20mV/s, test tezliyi 1000Hz, həyəcan siqnalı 5mV.
X-ray fotoelektron spektroskopiyasından (XPS) (ESCALAB 250Xi, Böyük Britaniya) istifadə edərək, 2205 DSS filminin formalaşmasından sonra səth passivasiya filminin tərkibini və kimyəvi vəziyyətini sıçrayışla yoxlayın və üstün proqram təminatından istifadə edərək ölçmə məlumatlarının pik-fit emalını həyata keçirin.atom spektrlərinin verilənlər bazası və müvafiq ədəbiyyat23 ilə müqayisə edilmiş və C1 (284,8 eV) istifadə edərək kalibrlənmişdir.Nümunələr üzərində korroziya morfologiyası və çuxurların dərinliyi ultra dərin optik rəqəmsal mikroskopdan (Zeiss Smart Zoom5, Almaniya) istifadə edilməklə xarakterizə edilmişdir.
Nümunə eyni potensialda (-0,6142 V rel. Ag/AgCl) sabit potensial üsulu ilə sınaqdan keçirilmiş və zamanla korroziya cərəyanı əyrisi qeydə alınmışdır.CPT test standartına görə, polarizasiya cərəyanının sıxlığı temperaturun artması ilə tədricən artır.1 100 q/L Cl- və doymuş CO2 olan simulyasiya edilmiş məhlulda 2205 DSS-in kritik çuxur temperaturunu göstərir.Görünür ki, məhlulun aşağı temperaturunda cərəyan sıxlığı sınaq müddəti artdıqca praktiki olaraq dəyişmir.Və məhlulun temperaturu müəyyən bir dəyərə yüksəldikdə, cərəyan sıxlığı sürətlə artdı, bu, passivləşdirici filmin həll sürətinin məhlulun temperaturunun artması ilə artdığını göstərir.Bərk məhlulun temperaturu 2°C-dən təqribən 67°C-ə qaldırıldıqda, 2205DSS polarizasiya cərəyanının sıxlığı 100µA/sm2-ə qədər yüksəlir və 2205DSS-nin orta kritik çuxur temperaturu 66.9°C-dir ki, bu da təxminən 16.6°C-dir. 2205DSS-dən yüksəkdir.standart 3.5 wt.% NaCl (0,7 V)26.Kritik çuxur temperaturu ölçmə zamanı tətbiq olunan potensialdan asılıdır: tətbiq olunan potensial nə qədər aşağı olarsa, ölçülən kritik çuxur temperaturu bir o qədər yüksək olar.
100 q/L Cl- və doymuş CO2 olan simulyasiya edilmiş məhlulda 2205 dupleks paslanmayan poladdan kritik temperatur əyrisi.
Əncirdə.Şəkil 2, müxtəlif temperaturlarda 100 q/L Cl- və doymuş CO2 olan simulyasiya edilmiş məhlullarda 2205 DSS-nin dəyişən empedans qrafiklərini göstərir.Görünür ki, 2205DSS-nin müxtəlif temperaturlarda Nyquist diaqramı yüksək tezlikli, orta tezlikli və aşağı tezlikli müqavimət-tutumlu qövslərdən ibarətdir və müqavimət-tutum qövsləri yarımdairəvi deyil.Kapasitiv qövsün radiusu passivləşdirici filmin müqavimət dəyərini və elektrod reaksiyası zamanı yük ötürülməsi müqavimətinin dəyərini əks etdirir.Ümumiyyətlə qəbul edilir ki, tutumlu qövsün radiusu nə qədər böyük olarsa, məhluldakı metal substratın korroziyaya davamlılığı bir o qədər yaxşı olar27.30 °C məhlul temperaturunda Nyquist diaqramında tutumlu qövsün radiusu və empedans modulunun diaqramında faza bucağı |Z|Bode ən yüksək, 2205 DSS korroziyası isə ən aşağıdır.Məhlulun temperaturu artdıqca |Z|empedans modulu, qövs radiusu və məhlul müqaviməti azalır, əlavə olaraq, faza bucağı da aralıq tezlik bölgəsində 79 Ω-dən 58 Ω-ə qədər azalır, geniş pik və sıx daxili təbəqə və seyrək (məsaməli) xarici təbəqə əsasdır. qeyri-bərabər passiv filmin xüsusiyyətləri28.Buna görə də temperatur yüksəldikcə metal altlığın səthində əmələ gələn passivləşdirici plyonka əriyir və çatlar əmələ gəlir ki, bu da substratın qoruyucu xüsusiyyətlərini zəiflədir və materialın korroziyaya davamlılığını pisləşdirir29.
Empedans spektrinin məlumatlarına uyğunlaşdırmaq üçün ZSimDeme proqram təminatından istifadə edərək, quraşdırılmış ekvivalent sxem Şəkil 330-da göstərilmişdir, burada Rs simulyasiya edilmiş məhlul müqavimətidir, Q1 film tutumudur, Rf yaradılan passivləşdirici filmin müqavimətidir, Q2 ikiqatdır. təbəqənin tutumu, Rct isə yük ötürmə müqavimətidir.Cədvəldə yerləşdirmənin nəticələrindən.3-də göstərilir ki, simulyasiya edilmiş məhlulun temperaturu artdıqca n1-in dəyəri 0,841-dən 0,769-a qədər azalır ki, bu da iki qatlı kondansatörlər arasındakı boşluğun artdığını və sıxlığın azaldığını göstərir.Yük ötürmə müqaviməti Rct tədricən 2,958 × 1014-dən 2,541 × 103 Ω sm2-ə qədər azaldı, bu da materialın korroziyaya davamlılığının tədricən azaldığını göstərir.Məhlulun müqaviməti Rs 2.953-dən 2.469 Ω sm2-ə qədər azaldı və passivləşdirici filmin Q2 tutumu 5.430 10-4-dən 1.147 10-3 Ω sm2-ə qədər azaldı, məhlulun keçiriciliyi artdı, passivləşdirici filmin dayanıqlığı azaldı. , və məhlul Cl-, SO42- və s.) mühitdə artır, bu da passivləşdirici plyonkanın məhvini sürətləndirir31.Bu, film müqavimətinin Rf (4662-dən 849 Ω sm2-ə qədər) azalmasına və dupleks paslanmayan polad səthində əmələ gələn polarizasiya müqavimətinin Rp (Rct+Rf) azalmasına gətirib çıxarır.
Buna görə də, məhlulun temperaturu DSS 2205-in korroziyaya davamlılığına təsir göstərir. Məhlulun aşağı temperaturunda Fe2+ iştirakı ilə katod və anod arasında reaksiya prosesi baş verir ki, bu da materialın sürətlə əriməsinə və korroziyasına kömək edir. anod, eləcə də səthdə əmələ gələn filmin passivləşməsi, daha tam və daha yüksək Sıxlıq, məhlullar arasında daha böyük müqavimət yükünün ötürülməsi, metal matrisin həllini yavaşlatır və daha yaxşı korroziyaya davamlılıq nümayiş etdirir.Məhlulun temperaturu artdıqca yük ötürülməsinə qarşı müqavimət Rct azalır, məhluldakı ionlar arasında reaksiya sürəti və aqressiv ionların diffuziya sürəti sürətlənir, beləliklə, ilkin korroziya məhsulları yenidən səthdə əmələ gəlir. metal substratın səthindən substrat.Daha incə bir passivləşdirici film substratın qoruyucu xüsusiyyətlərini zəiflədir.
Əncirdə.Şəkil 4 müxtəlif temperaturlarda 100 q/L Cl- və doymuş CO2 olan simulyasiya edilmiş məhlullarda 2205 DSS-in dinamik potensial polarizasiya əyrilərini göstərir.Şəkildən görünür ki, potensial -0,4 ilə 0,9 V diapazonunda olduqda, müxtəlif temperaturlarda anod əyriləri aşkar passivləşmə bölgələrinə malikdir və özünü korroziya potensialı təxminən -0,7 ilə -0,5 V arasındadır. sıxlıq cərəyanı 100 μA/sm233-ə qədər artırır anod əyrisi adətən çuxur potensialı adlanır (Eb və ya Etra).Temperatur yüksəldikcə passivasiya intervalı azalır, özünü korroziya potensialı azalır, korroziya cərəyanının sıxlığı artmağa meyllidir və qütbləşmə əyrisi sağa doğru sürüşür ki, bu da simulyasiya edilmiş məhlulda DSS 2205 tərəfindən əmələ gələn filmin aktiv olduğunu göstərir. fəaliyyət.tərkibində 100 q/l Cl– və doymuş CO2, pitting korroziyasına qarşı həssaslığı artırır, aqressiv ionlar tərəfindən asanlıqla zədələnir, bu da metal matrisin korroziyasının artmasına və korroziyaya davamlılığın azalmasına səbəb olur.
Cədvəl 4-dən görünə bilər ki, temperatur 30°C-dən 45°C-ə qədər yüksəldikdə, müvafiq həddindən artıq passivləşmə potensialı bir qədər azalır, lakin müvafiq ölçüdə passivasiya cərəyanının sıxlığı əhəmiyyətli dərəcədə artır, bu, onların altında passivləşdirici filmin qorunmasının olduğunu göstərir. temperaturun artması ilə şərait artır.Temperatur 60°C-yə çatdıqda, müvafiq çuxur potensialı əhəmiyyətli dərəcədə azalır və temperatur yüksəldikcə bu tendensiya daha aydın görünür.Qeyd etmək lazımdır ki, 75°C-də nümunənin səthində metastabil çuxur korroziyasının mövcudluğunu göstərən şəkildə əhəmiyyətli keçici cərəyan zirvəsi görünür.
Buna görə də, məhlulun temperaturunun artması ilə məhlulda həll olunan oksigenin miqdarı azalır, film səthinin pH dəyəri azalır və passivləşdirici filmin dayanıqlığı azalır.Bundan əlavə, məhlulun temperaturu nə qədər yüksək olarsa, məhluldakı aqressiv ionların aktivliyi bir o qədər yüksəkdir və substratın səthi film təbəqəsinin zədələnmə dərəcəsi bir o qədər yüksəkdir.Film təbəqəsində əmələ gələn oksidlər asanlıqla yıxılır və plyonka təbəqəsindəki kationlarla reaksiyaya girərək həll olunan birləşmələr əmələ gətirir, çuxurların əmələ gəlməsi ehtimalını artırır.Yenilənmiş film təbəqəsi nisbətən boş olduğundan, substratda qoruyucu təsir azdır, bu da metal substratın korroziyasını artırır.Dinamik polarizasiya potensialı testinin nəticələri impedans spektroskopiyasının nəticələrinə uyğundur.
Əncirdə.Şəkil 5a 100 q/L Cl- və doymuş CO2 olan model məhlulda 2205 DSS üçün əyriləri göstərir.Zamandan asılı olaraq passivasiya cərəyanının sıxlığı -300 mV potensialda (Ag/AgCl-ə nisbətən) müxtəlif temperaturlarda 1 saat ərzində qütbləşmədən sonra əldə edilmişdir.Görünür ki, 2205 DSS-nin eyni potensialda və müxtəlif temperaturlarda passivasiya cərəyanı sıxlığı tendensiyası əsasən eynidir və tendensiya zamanla tədricən azalır və hamar olmağa meyllidir.Temperatur tədricən artdıqca, 2205 DSS passivasiya cərəyanının sıxlığı artdı, bu da polarizasiyanın nəticələrinə uyğun idi, bu da metal substratda film təbəqəsinin qoruyucu xüsusiyyətlərinin həll temperaturunun artması ilə azaldığını göstərir.
Eyni film formalaşma potensialında və müxtəlif temperaturlarda 2205 DSS-in potensiostatik polarizasiya əyriləri.(a) Zamana qarşı cari sıxlıq, (b) passiv film böyüməsi loqarifmi.
(1)34-də göstərildiyi kimi, eyni film əmələ gəlmə potensialı üçün müxtəlif temperaturlarda passivasiya cərəyanının sıxlığı ilə vaxt arasındakı əlaqəni araşdırın:
Burada i film əmələ gəlmə potensialında passivasiya cərəyanının sıxlığıdır, A/sm2.A - işləyən elektrodun sahəsi, sm2.K ona uyğun əyrinin yamacıdır.t vaxt, s
Əncirdə.Şəkil 5b eyni film formalaşma potensialında müxtəlif temperaturlarda 2205 DSS üçün logI və logt əyrilərini göstərir.Ədəbiyyat məlumatlarına görə35, xətt K = -1 maili olduqda, substratın səthində əmələ gələn film təbəqəsi daha sıx olur və metal altlığa daha yaxşı korroziyaya davamlıdır.Və düz xətt yamacları K = -0,5 olduqda, səthdə əmələ gələn film təbəqəsi boşdur, çoxlu kiçik deşiklər ehtiva edir və metal substrata zəif korroziyaya davamlıdır.Görünür ki, 30°C, 45°C, 60°C və 75°C temperaturda plyonka təbəqəsinin strukturu seçilmiş xətti mailliyə uyğun olaraq sıx məsamələrdən boş məsamələrə dəyişir.Nöqtə Qüsur Modelinə (PDM)36,37 görə, sınaq zamanı tətbiq olunan potensialın cərəyan sıxlığına təsir göstərmədiyini görmək olar ki, bu da temperaturun sınaq zamanı anod cərəyanının sıxlığının ölçülməsinə birbaşa təsir etdiyini göstərir. temperaturun artması ilə artır.məhlul və 2205 DSS sıxlığı artır və korroziyaya qarşı müqavimət azalır.
DSS-də əmələ gələn nazik təbəqənin yarımkeçirici xassələri onun korroziyaya davamlılığına38, yarımkeçiricinin növü və nazik təbəqənin daşıyıcı sıxlığına təsir göstərir. potensial nazik təbəqə MS əlaqəsini təmin edir, yarımkeçiricinin boşluq yükü aşağıdakı şəkildə hesablanır:
Düsturda ε otaq temperaturunda passivləşdirici filmin keçiriciliyidir, 1230-a bərabərdir, ε0 vakuum keçiriciliyidir, 8,85 × 10-14 F/sm-ə bərabərdir, E ikinci dərəcəli yükdür (1,602 × 10-19 C) ;ND - n tipli yarımkeçirici donorların sıxlığı, sm–3, NA – p tipli yarımkeçiricinin akseptor sıxlığı, sm–3, EFB – düz zolaqlı potensial, V, K – Boltsman sabiti, 1,38 × 10–3 .23 J/K, T – temperatur, K.
Quraşdırılmış xəttin mailliyi və kəsişməsi ölçülmüş MS əyrisinə, tətbiq olunan konsentrasiyaya (ND), qəbul edilmiş konsentrasiyaya (NA) və düz zolaq potensialına (Efb)42 xətti ayırma yerləşdirməklə hesablana bilər.
Əncirdə.Şəkil 6, tərkibində 100 q/l Cl- olan simulyasiya edilmiş məhlulda formalaşmış və 1 saat ərzində potensial (-300 mV) CO2 ilə doymuş 2205 DSS filminin səth qatının Mott-Şottki əyrisini göstərir.Görünür ki, müxtəlif temperaturlarda əmələ gələn bütün nazik təbəqəli təbəqələr n+p tipli bipolyar yarımkeçiricilərin xüsusiyyətlərinə malikdir.n tipli yarımkeçirici paslanmayan polad kationların passivasiya filmi vasitəsilə məhlula yayılmasının qarşısını ala bilən məhlul anion seçiciliyinə malikdir, p tipli yarımkeçirici isə məhluldakı aşındırıcı anionların passivasiya keçidlərindən qarşısını ala bilən kation seçiciliyinə malikdir. substratın səthinə 26 .Həmçinin görünə bilər ki, iki uyğun əyri arasında hamar bir keçid var, film düz zolaq vəziyyətindədir və düz zolaq potensialı Efb yarımkeçiricinin enerji zolağının mövqeyini təyin etmək və onun elektrokimyəvi xüsusiyyətlərini qiymətləndirmək üçün istifadə edilə bilər. sabitlik 43..
Cədvəl 5-də göstərilən MC əyrisinin uyğunlaşdırılması nəticələrinə əsasən, eyni miqyasda gedən konsentrasiya (ND) və qəbuledici konsentrasiya (NA) və düz zolaq potensialı Efb 44 hesablanmışdır.Tətbiq olunan daşıyıcı cərəyanın sıxlığı əsasən kosmik yük qatında nöqtə qüsurlarını və passivləşdirici filmin çuxur potensialını xarakterizə edir.Tətbiq olunan daşıyıcının konsentrasiyası nə qədər yüksək olarsa, film təbəqəsi bir o qədər asan qırılır və substratın korroziyaya uğrama ehtimalı bir o qədər yüksək olur45.Bundan əlavə, məhlulun temperaturunun tədricən artması ilə plyonka təbəqəsində ND emitentinin konsentrasiyası 5,273×1020 sm-3-dən 1,772×1022 sm-3-ə, NA host konsentrasiyası isə 4,972×1021-dən 4,592-yə yüksəlmişdir. ×1023.sm - şəkildə göstərildiyi kimi.3-də düz zolaq potensialı 0,021 V-dan 0,753 V-a qədər artır, məhlulda daşıyıcıların sayı artır, məhluldakı ionlar arasında reaksiya güclənir və plyonka qatının dayanıqlığı azalır.Məhlulun temperaturu artdıqca, yaxınlaşma xəttinin yamacının mütləq qiyməti nə qədər kiçik olarsa, məhlulda daşıyıcıların sıxlığı nə qədər çox olarsa, ionlar arasında diffuziya sürəti bir o qədər yüksək olar və səthdə ion boşluqlarının sayı bir o qədər çox olar. film təbəqəsinin səthi., bununla da metal substratı, dayanıqlığı və korroziyaya davamlılığı azaldır 46,47.
Filmin kimyəvi tərkibi metal kationların sabitliyinə və yarımkeçiricilərin işinə əhəmiyyətli təsir göstərir və temperaturun dəyişməsi paslanmayan polad filmin formalaşmasına mühüm təsir göstərir.Əncirdə.Şəkil 7-də 100 q/L Cl- və doymuş CO2 olan simulyasiya edilmiş məhlulda 2205 DSS filminin səth qatının tam XPS spektri göstərilir.Müxtəlif temperaturlarda çiplərin əmələ gətirdiyi plyonkalarda əsas elementlər əsasən eynidir və plyonkaların əsas komponentləri Fe, Cr, Ni, Mo, O, N və C-dir. Buna görə də film təbəqəsinin əsas komponentləri Fe-dir. , Cr, Ni, Mo, O, N və C. Cr oksidləri, Fe oksidləri və hidroksidləri və az miqdarda Ni və Mo oksidləri olan konteyner.
Müxtəlif temperaturlarda çəkilmiş tam XPS 2205 DSS spektrləri.(a) 30°С, (b) 45°С, (c) 60°С, (d) 75°С.
Filmin əsas tərkibi passivləşdirici filmdəki birləşmələrin termodinamik xüsusiyyətləri ilə bağlıdır.Cədvəldə verilmiş film təbəqəsindəki əsas elementlərin bağlanma enerjisinə görə.6-da, Cr2p3/2-nin xarakterik spektral zirvələrinin metal Cr0 (573.7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV) və Cr (OH)3 ( 575.4 ± 0. 1 eV) kimi bölündüyünü görmək olar. Şəkil 8a-da göstərilmişdir ki, burada Cr elementinin əmələ gətirdiyi oksid plyonkada əsas komponentdir, bu da filmin korroziyaya davamlılığında və onun elektrokimyəvi göstəricilərində mühüm rol oynayır.Film təbəqəsində Cr2O3-ün nisbi pik intensivliyi Cr(OH)3-dən yüksəkdir.Lakin bərk məhlulun temperaturu artdıqca Cr2O3-ün nisbi zirvəsi tədricən zəifləyir, Cr(OH)3-ün nisbi zirvəsi isə tədricən artır ki, bu da plyonka təbəqəsində əsas Cr3+-nın Cr2O3-dən Cr(OH)-a açıq-aşkar çevrildiyini göstərir. 3 və məhlulun temperaturu artır.
Fe2p3/2 xarakterik spektrinin zirvələrinin bağlanma enerjisi əsasən Fe0 (706,4 ± 0,2 eV), Fe3O4 (707,5 ± 0,2 eV), FeO (709,5 ± 0,1 eV) və FeOOH (71,3) metal halının dörd zirvəsindən ibarətdir. eV) ± 0,3 eV), 8b-də göstərildiyi kimi, Fe əsasən Fe2+ və Fe3+ şəklində əmələ gələn plyonkada olur.FeO-dan Fe2+ daha aşağı bağlanma enerjisi zirvələrində Fe(II) üzərində üstünlük təşkil edir, Fe3O4 və Fe(III) FeOOH birləşmələri isə daha yüksək bağlanma enerjisi zirvələrində üstünlük təşkil edir48,49.Fe3+ pikinin nisbi intensivliyi Fe2+ ilə müqayisədə yüksəkdir, lakin məhlulun temperaturu artdıqca Fe3+ pikinin nisbi intensivliyi azalır və Fe2+ pikinin nisbi intensivliyi artır, bu da film qatında əsas maddənin dəyişməsini göstərir. Məhlulun temperaturunu artırmaq üçün Fe3+ ilə Fe2+.
Mo3d5/2-nin xarakterik spektral zirvələri əsasən Mo3d5/2 və Mo3d3/243.50 iki pik mövqedən ibarətdir, Mo3d5/2 isə metal Mo (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) və Mo6+ ( ± 229.V) daxildir. ), Mo3d3/2 də Şəkil 8c-də göstərildiyi kimi metal Mo (230,4 ± 0,1 eV), Mo4+ (231,5 ± 0,2 eV) və Mo6+ (232, 8 ± 0,1 eV) ehtiva etdiyinə görə Mo elementləri üçdən çox valentlikdə mövcuddur. film təbəqəsinin vəziyyəti.Ni2p3/2-nin xarakterik spektral zirvələrinin bağlanma enerjiləri, 8g-də göstərildiyi kimi, müvafiq olaraq Ni0 (852,4 ± 0,2 eV) və NiO (854,1 ± 0,2 eV) ibarətdir.Xarakterik N1s zirvəsi Şəkil 8d-də göstərildiyi kimi N-dən (399,6 ± 0,3 eV) ibarətdir.Xarakterik O1s zirvələri Şəkildə göstərildiyi kimi O2- (529.7 ± 0.2 eV), OH- (531.2 ± 0.2 eV) və H2O (531.8 ± 0.3 eV) daxildir. Film təbəqəsinin əsas komponentləri (OH- və O2 -) , əsasən film təbəqəsində Cr və Fe-nin oksidləşməsi və ya hidrogen oksidləşməsi üçün istifadə olunur.Temperatur 30°C-dən 75°C-ə qədər artdıqca OH-nin nisbi pik intensivliyi əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır.Buna görə də, temperaturun artması ilə film təbəqəsində O2-nin əsas material tərkibi O2-dən OH- və O2-ə dəyişir.
Əncirdə.Şəkil 9-da 100 q/L Cl- və doymuş CO2 olan model məhlulunda dinamik potensial qütbləşmədən sonra nümunə 2205 DSS-nin mikroskopik səth morfologiyası göstərilir.Görünür ki, müxtəlif temperaturlarda qütbləşmiş nümunələrin səthində müxtəlif dərəcəli korroziya çuxurları var, bu, aqressiv ionların məhlulunda baş verir və məhlulun temperaturunun artması ilə daha ciddi korroziya baş verir. nümunələrin səthi.substrat.Vahid sahəyə düşən çuxurların sayı və korroziya mərkəzlərinin dərinliyi artır.
Müxtəlif temperaturlarda 100 q/l Cl- və doymuş CO2 olan model məhlullarında 2205 DSS korroziya əyriləri (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c .
Buna görə də, temperaturun artması DSS-nin hər bir komponentinin aktivliyini artıracaq, həmçinin aqressiv mühitdə aqressiv ionların aktivliyini artıraraq nümunə səthinin müəyyən dərəcədə zədələnməsinə səbəb olacaq ki, bu da pitting aktivliyini artıracaq., və korroziya çuxurlarının əmələ gəlməsi artacaq.Məhsulun əmələ gəlmə sürəti artacaq və materialın korroziyaya davamlılığı azalacaq51,52,53,54,55.
Əncirdə.Şəkil 10, ultra yüksək sahə dərinliyi optik rəqəmsal mikroskopla qütbləşmiş 2205 DSS nümunəsinin morfologiyasını və çuxur dərinliyini göstərir.Əncirdən.Şəkil 10a göstərir ki, böyük çuxurların ətrafında da kiçik korroziya çuxurları əmələ gəlmişdir ki, bu da nümunənin səthindəki passivləşdirici filmin müəyyən bir cərəyan sıxlığında korroziya çuxurlarının əmələ gəlməsi ilə qismən dağıldığını və maksimum çuxur dərinliyinin 12,9 µm olduğunu göstərir.Şəkil 10b-də göstərildiyi kimi.
DSS daha yaxşı korroziya müqaviməti göstərir, əsas səbəb polad səthində əmələ gələn filmin məhlulda yaxşı qorunmasıdır, Mott-Schottky, yuxarıdakı XPS nəticələrinə və əlaqəli ədəbiyyata görə 13,56,57,58, film əsasən aşağıdakılardan keçir Bu, Fe və Cr oksidləşmə prosesidir.
Fe2+ film və məhlul arasındakı 53 interfeysində asanlıqla həll olunur və çökür və katodik reaksiya prosesi aşağıdakı kimidir:
Korroziyaya uğramış vəziyyətdə, əsasən dəmir və xrom oksidlərinin daxili təbəqəsindən və xarici hidroksid təbəqəsindən ibarət olan iki qatlı struktur plyonka əmələ gəlir və ionlar adətən filmin məsamələrində böyüyür.Pasifləşdirici plyonkanın kimyəvi tərkibi onun yarımkeçirici xüsusiyyətləri ilə bağlıdır, bunu Mott-Şottki əyrisi sübut edir ki, bu da passivləşdirici filmin tərkibinin n+p tipli olduğunu və bipolyar xüsusiyyətlərə malik olduğunu göstərir.XPS nəticələri göstərir ki, passivləşdirici filmin xarici təbəqəsi əsasən n tipli yarımkeçirici xassələri nümayiş etdirən Fe oksidləri və hidroksidlərdən, daxili təbəqə isə əsasən p tipli yarımkeçirici xüsusiyyətlərə malik Cr oksidləri və hidroksidlərdən ibarətdir.
2205 DSS yüksək Cr17.54 tərkibinə görə yüksək müqavimətə malikdir və dupleks strukturlar arasında mikroskopik qalvanik korroziyaya görə müxtəlif dərəcəli çuxurlar nümayiş etdirir55.Pitting korroziyası DSS-də ən çox yayılmış korroziya növlərindən biridir və temperatur pitting korroziyasının davranışına təsir edən mühüm amillərdən biridir və DSS reaksiyasının termodinamik və kinetik proseslərinə təsir göstərir60,61.Tipik olaraq, yüksək Cl- və doymuş CO2 konsentrasiyası olan simulyasiya edilmiş məhlulda, temperatur həmçinin gərginlik korroziyasının krekinqi altında çuxurun əmələ gəlməsinə və çatların başlamasına təsir göstərir və çuxurun kritik temperaturu qiymətləndirmək üçün müəyyən edilir. korroziya müqaviməti.DSS.Metal matrisin temperatura həssaslığını əks etdirən material, ümumiyyətlə mühəndislik tətbiqlərində material seçimində mühüm istinad kimi istifadə olunur.Simulyasiya edilmiş məhlulda 2205 DSS-nin orta kritik çuxur temperaturu 66,9°C-dir ki, bu da 3,5% NaCl olan Super 13Cr paslanmayan poladdan 25,6°C yüksəkdir, lakin maksimum çuxur dərinliyi 12,9 µm62-ə çatmışdır.Elektrokimyəvi nəticələr daha da təsdiq etdi ki, faza bucağının və tezliyinin üfüqi bölgələri temperaturun artması ilə daralır və faza bucağı 79°-dən 58°-ə qədər azaldıqca, |Z|1,26×104-dən 1,58×103 Ω sm2-ə qədər azalır.yük ötürülməsi müqaviməti Rct 2,958 1014-dən 2,541 103 Ω sm2-ə, həll müqaviməti Rs 2,953-dən 2,469 Ω sm2-ə, film müqaviməti Rf 5,430 10-4 sm2-dən 1,147 10-3 sm2-ə qədər azaldı.Aqressiv məhlulun keçiriciliyi artır, metal matris film təbəqəsinin dayanıqlığı azalır, asanlıqla həll olunur və çatlayır.Öz-özünə korroziya cərəyanının sıxlığı 1,482-dən 2,893×10-6 A sm-2-ə qədər artdı, özünü korroziya potensialı -0,532-dən -0,621V-ə qədər azaldı.Görünür ki, temperaturun dəyişməsi film təbəqəsinin bütövlüyünə və sıxlığına təsir göstərir.
Əksinə, Cl-nin yüksək konsentrasiyası və doymuş CO2 məhlulu, temperaturun artması ilə passivləşdirici filmin səthində Cl--nin adsorbsiya qabiliyyətini tədricən artırır, passivasiya filminin dayanıqlığı qeyri-sabit olur və qoruyucu təsir göstərir. substrat zəifləyir və çuxura qarşı həssaslıq artır.Bu zaman məhlulda aşındırıcı ionların aktivliyi artır, oksigen miqdarı azalır və korroziyaya uğramış materialın səth təbəqəsinin tez bərpası çətinləşir ki, bu da səthdə korroziyalı ionların sonrakı adsorbsiyası üçün daha əlverişli şərait yaradır.Materialın azalması 63.Robinson və başqaları.[64] göstərmişdir ki, məhlulun temperaturunun artması ilə çuxurların böyümə sürəti sürətlənir və məhlulda ionların diffuziya sürəti də artır.Temperatur 65 °C-ə yüksəldikdə, Cl- ionları olan məhlulda oksigenin həll edilməsi katod reaksiya prosesini ləngidir, çuxurlaşma sürəti azalır.Han20 CO2 mühitində 2205 dupleks paslanmayan poladın korroziya davranışına temperaturun təsirini araşdırdı.Nəticələr göstərdi ki, temperaturun artması korroziya məhsullarının miqdarını və materialın səthindəki büzülmə boşluqlarının sahəsini artırdı.Eynilə, temperatur 150°C-ə yüksəldikdə səthdəki oksid filmi qırılır və kraterlərin sıxlığı ən yüksək olur.Lu4, CO2 ehtiva edən geotermal mühitdə passivləşmədən aktivləşdirməyə qədər 2205 dupleks paslanmayan poladın korroziya davranışına temperaturun təsirini araşdırdı.Onların nəticələri göstərir ki, 150 °C-dən aşağı sınaq temperaturunda əmələ gələn film xarakterik amorf quruluşa malikdir və daxili interfeys nikellə zəngin təbəqədən ibarətdir və 300 °C temperaturda yaranan korroziya məhsulu nanoölçülü struktura malikdir. .-polikristal FeCr2O4, CrOOH və NiFe2O4.
Əncirdə.Şəkil 11 2205 DSS-nin korroziya və film əmələ gəlməsi prosesinin diaqramıdır.İstifadədən əvvəl 2205 DSS atmosferdə passivləşdirici bir film meydana gətirir.Tərkibində yüksək miqdarda Cl- və CO2 olan məhlulları təqlid edən bir mühitə batırıldıqdan sonra onun səthi tez bir zamanda müxtəlif aqressiv ionlarla (Cl-, CO32- və s.) əhatə olunur.).J. Banas 65 belə nəticəyə gəldi ki, CO2-nin eyni vaxtda mövcud olduğu mühitdə materialın səthində passivləşdirici plyonkanın dayanıqlığı zamanla azalacaq və əmələ gələn karbon turşusu passivləşmədə ionların keçiriciliyini artırmağa meyllidir. qat.film və passivləşdirici filmdə ionların həllinin sürətləndirilməsi.passivləşdirici film.Beləliklə, nümunə səthindəki film təbəqəsi həll olunma və repassivasiyanın dinamik tarazlıq mərhələsindədir66, Cl- səthi plyonka təbəqəsinin əmələ gəlmə sürətini azaldır və film səthinin bitişik sahəsində kiçik çuxurlar görünür. Şəkil 3-də göstərilmişdir. Göstərin.Şəkil 11a və b-də göstərildiyi kimi, eyni zamanda kiçik qeyri-sabit korroziya çuxurları görünür.Temperatur yüksəldikcə məhlulda olan korroziyalı ionların plyonka qatında aktivliyi artır və Şəkil 11c-də göstərildiyi kimi, şəffaf təbəqə plyonka qatına tam nüfuz edənə qədər kiçik qeyri-sabit çuxurların dərinliyi artır.Həlledici mühitin temperaturunun daha da artması ilə məhlulda həll edilmiş CO2-nin miqdarı sürətlənir, bu da məhlulun pH dəyərinin azalmasına, SPP səthində ən kiçik qeyri-sabit korroziya çuxurlarının sıxlığının artmasına səbəb olur. , ilkin korroziya çuxurlarının dərinliyi genişlənir və dərinləşir və nümunə səthində passivləşdirici plyonka Qalınlıq azaldıqca passivləşdirici plyonka Şəkil 11d-də göstərildiyi kimi çuxura daha çox meylli olur.Və elektrokimyəvi nəticələr əlavə olaraq təsdiqlədi ki, temperaturun dəyişməsi filmin bütövlüyünə və sıxlığına müəyyən təsir göstərir.Beləliklə, görünə bilər ki, yüksək konsentrasiyalarda Cl- olan CO2 ilə doymuş məhlullarda korroziya Cl-67,68-in aşağı konsentrasiyası olan məhlullardakı korroziyadan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir.
Korroziya prosesi 2205 DSS yeni bir filmin formalaşması və məhv edilməsi ilə.(a) Proses 1, (b) Proses 2, (c) Proses 3, (d) Proses 4.
Tərkibində 100 q/l Cl- və doymuş CO2 olan simulyasiya edilmiş məhlulda 2205 DSS-in orta kritik çuxurlaşma temperaturu 66,9 ℃, maksimum çuxur dərinliyi isə 12,9 µm-dir ki, bu da 2205 DSS-nin korroziyaya davamlılığını azaldır və çuxura qarşı həssaslığı artırır.temperaturun artması.
Göndərmə vaxtı: 16 fevral 2023-cü il