Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат.Сиз чектелген CSS колдоосу менен серепчи версиясын колдонуп жатасыз.Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerдеги Шайкештик режимин өчүрүү).Мындан тышкары, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн биз сайтты стилсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Бир эле учурда үч слайддан турган каруселди көрсөтөт.Бир убакта үч слайд аркылуу өтүү үчүн Мурунку жана Кийинки баскычтарын колдонуңуз, же бир эле учурда үч слайд аркылуу өтүү үчүн аягындагы сыдырма баскычтарын колдонуңуз.
Дуплекс 2205 дат баспас болоттон жасалган (DSS) анын типтүү дуплекстүү түзүлүшүнөн улам жакшы коррозияга туруштук берет, бирок барган сайын катаал CO2 камтыган мунай жана газ чөйрөсү ар кандай даражадагы коррозияга, айрыкча чуңкурларга алып келет, бул мунайдын жана жаратылыштын коопсуздугуна жана ишенимдүүлүгүнө олуттуу коркунуч келтирет. газ колдонмолору.газ иштеп чыгуу.Бул жумушта лазердик конфокалдык микроскопия жана рентген фотоэлектрондук спектроскопия менен айкалыштырып чөмүлүү сыноосу жана электрохимиялык сыноо колдонулат.Натыйжалар 2205 DSS чуңкурунун орточо критикалык температурасы 66,9 °C экенин көрсөттү.Температура 66,9 ℃ жогору болгондо, чуңкурдун бузулуу потенциалы, пассивация интервалы жана өзүн-өзү коррозия потенциалы азаят, көлөмү пассивация токунун тыгыздыгы жогорулайт жана чуңкурдун сезгичтиги жогорулайт.Температуранын андан ары жогорулашы менен сыйымдуулуктун 2205 DSS жаасынын радиусу азаят, беттик каршылык жана заряд өткөрүү каршылыгы акырындык менен төмөндөйт, ошондой эле n + p-биполярдык мүнөздөмөлөргө ээ болгон буюмдун пленка катмарында донордук жана акцептордук алып жүрүүчүлөрдүн тыгыздыгы да азаят. көбөйөт, пленканын ички катмарындагы Cr оксиддеринин курамы азаят, сырткы катмардагы Fe оксиддери көбөйөт, пленка катмарынын эриши күчөйт, туруктуулугу төмөндөйт, чуңкурлардын саны жана тешикчелердин өлчөмү чоңоёт.
Тез экономикалык жана социалдык өнүгүүнүн жана социалдык прогресстин шартында мунай жана газ ресурстарына болгон суроо-талап өсүүсүн улантууда, бул мунай менен газды иштетүүнү акырындык менен шарттары жана экологиясы кыйла оор түштүк-батыш жана деңиз зонасына которууга мажбур кылууда, ошондуктан скважина түтүктөрү барган сайын оорлошуп баратат..начарлоо 1,2,3.Нефть жана газды чалгындоо тармагында, өндүрүлгөн суюктукта CO2 4 жана туздуу жана хлордун курамы 5, 6 көбөйгөндө, кадимки 7 көмүртектүү болот түтүк катуу коррозияга дуушар болгондо, коррозия ингибиторлору түтүк сабына айдалса да, дат натыйжалуу басууга мүмкүн эмес болот мындан ары катуу коррозиялуу CO28,9,10 чөйрөлөрүндө узак мөөнөттүү иштөө талаптарына жооп бере албайт.Изилдөөчүлөр дат баспас болоттон жасалган дуплекстүү дат баспас болоттон (DSS) жакшыраак коррозияга туруштук бере алышкан.2205 DSS, болоттун курамында феррит менен аустениттин курамы болжол менен 50% түзөт, мыкты механикалык касиеттерге жана коррозияга туруктуулукка ээ, беттик пассивация пленкасы тыгыз, бир түрдүү коррозияга туруктуулугу бар, баасы никель негизиндеги эритмелерге караганда төмөн 11 , 12. Ошентип, 2205 DSS көбүнчө коррозиялык чөйрөдө басым идиш катары колдонулат, коррозияга дуушар болгон СО2 чөйрөсүндө мунай скважинасынын корпусу, деңиздеги мунай жана химиялык кендердеги конденсациялык система үчүн суу муздаткычы 13, 14, 15, бирок 2205 DSS да коррозиялык тешиктерге ээ болушу мүмкүн. кызматта.
Азыркы учурда өлкөдө жана чет өлкөлөрдө CO2- жана Cl-pitting коррозия 2205 DSS боюнча көптөгөн изилдөөлөр жүргүзүлгөн [16,17,18].Ebrahimi19 NaCl эритмесинде калий дихромат тузун кошуу 2205 DSS чуңкурчасын тоскоол кыла аларын, ал эми калий дихроматынын концентрациясын жогорулатуу 2205 DSS чуңкурунун критикалык температурасын жогорулатат.Бирок, 2205 DSSтин чокулоо потенциалы калий дихроматына NaCl белгилүү бир концентрациясын кошуудан улам жогорулайт жана NaCl концентрациясынын жогорулашы менен төмөндөйт.Han20 30 120 ° C, 2205 DSS passivating тасманын түзүмү Cr2O3 ички катмарынын, FeO тышкы катмарынын жана бай Cr аралашмасы экенин көрсөтүп турат;температура 150 °C чейин көтөрүлгөндө пассивация пленкасы эрийт., ички түзүлүшү Cr2O3 жана Cr(OH)3, ал эми сырткы катмары Fe(II,III) оксидине жана Fe(III) гидроксидине өзгөрөт.Peguet21 NaCl эритмесинде S2205 дат баспас болоттон жасалган стационардык чуңкурлар, адатта, критикалык тешик температурасынан (CPT) төмөн эмес, трансформация температурасынын диапазонунда (TTI) болот деп тапты.Thiadi22 NaCl концентрациясы жогорулаган сайын S2205 DSS коррозияга туруктуулугу кыйла төмөндөйт жана колдонулган потенциал канчалык терс болсо, материалдын коррозияга туруктуулугу ошончолук начар болот деген жыйынтыкка келген.
Бул макалада динамикалык потенциалды сканерлөө, импеданс спектроскопиясы, туруктуу потенциал, Мотт-Шоттки ийри сызыгы жана оптикалык электрондук микроскопия 2205 DSSтин коррозия жүрүм-турумуна жогорку туздуулуктун, жогорку Cl- концентрациясынын жана температуранын таасирин изилдөө үчүн колдонулган.жана СО2 камтыган мунай жана газ чөйрөлөрүндө 2205 DSS коопсуз иштешинин теориялык негизин түзгөн фотоэлектрондук спектроскопия.
Сыноочу материал эритме менен иштетилген болоттон 2205 DSS (болот сорту 110кси) тандалып алынат жана негизги химиялык курамы 1-таблицада көрсөтүлгөн.
Электрохимиялык үлгүнүн өлчөмү 10 мм × 10 мм × 5 мм, май жана абсолюттук этанолду тазалоо үчүн ацетон менен тазаланат жана кургатылат.Сынак бөлүгүнүн арткы бөлүгү жез зымдын тиешелүү узундугун туташтыруу үчүн ширетилген.Ширеткенден кийин, ширетилген сыноо бөлүгүнүн электр өткөргүчтүгүн текшерүү үчүн мультиметрди (VC9801A) колдонуңуз, андан кийин иштебеген бетти эпоксид менен жабыңыз.400#, 600#, 800#, 1200#, 2000# кремний карбид суу зыгыр кагазын жылтыратуучу машинанын жумушчу бетин 0,25um жылтыраткыч агент менен жылтыратуу үчүн Ra≤1,6um бетинин тегиздигине чейин жылтыратыңыз жана акырында тазалап, термостатка салыңыз. .
Пристон (P4000A) үч электроддук системасы бар электрохимиялык жумушчу станциясы колдонулган.Көмөкчү электрод катары аянты 1 см2 болгон платина электрод (Pt) кызмат кылган, жумушчу электрод катары DSS 2205 (аянты 1 см2) жана эталондук электрод (Ag/AgCl) колдонулган. колдонулган.Сыноодо колдонулган моделдик эритме (2-таблица) ылайык даярдалган.Сыноонун алдында жогорку тазалыктагы N2 эритмеси (99,99%) 1 саат, андан кийин эритмени кычкылтексиздандыруу үчүн СО2 30 мүнөт өттү., жана эритмедеги СО2 дайыма каныккан абалда болгон.
Биринчиден, үлгүнү сыноо эритмеси бар резервуарга салып, аны туруктуу температурадагы суу мончосуна салыңыз.Баштапкы орнотуу температурасы 2 ° C болуп саналат, ал эми температуранын көтөрүлүшү 1 ° C/мин ылдамдыгы менен көзөмөлдөнөт жана температура диапазону көзөмөлдөнөт.2—80°С.Цельсий.Сыноо туруктуу потенциалдан башталат (-0,6142 Vs.Ag/AgCl) жана сыноо ийри сызыгы It ийри сызыгы.Температуранын критикалык сыноо стандартына ылайык, анын ийри сызыгын билүүгө болот.Токтун тыгыздыгы 100 мкА/см2 ге чейин көтөрүлгөн температура критикалык оюк температурасы деп аталат.Чуңкур үчүн орточо критикалык температура 66,9 °C.Поляризация ийри сызыгы жана импеданс спектри үчүн сыноо температуралары тиешелүүлүгүнө жараша 30°C, 45°C, 60°C жана 75°C болуп тандалган жана мүмкүн болгон четтөөлөрдү азайтуу үчүн сыноо бирдей үлгү шарттарында үч жолу кайталанган.
Эритмеге дуушар болгон металл үлгүсү адегенде катоддук потенциалда (-1,3 В) потенциодинамикалык поляризация ийри сызыгын текшерүүдөн мурун үлгүнүн жумушчу бетинде пайда болгон оксид пленкасын жок кылуу үчүн, андан кийин ачык чынжыр потенциалында поляризацияланган. 1 ч коррозия чыңалуу белгиленген эмес чейин.Динамикалык потенциалдык поляризация ийри сызыгынын скандоо ылдамдыгы 0,333мВ/с, ал эми сканерлөө аралыгы потенциалы -0,3~1,2V жана OCP менен белгиленген.Сыноонун тактыгын камсыз кылуу үчүн бирдей сыноо шарттары 3 жолу кайталанды.
Импеданс спектрин текшерүү программасы - Versa Studio.Сыноо биринчи жолу туруктуу ачык чынжырлуу потенциалда жүргүзүлдү, өзгөрүлмө бузулуу чыңалуунун амплитудасы 10 мВга, өлчөө жыштыгы 10–2–105 Гцге орнотулду.тестирлөөдөн кийин спектрдин маалыматтары.
Учурдагы убакыт ийри сызыгын сыноо процесси: аноддук поляризация ийри сызыгынын натыйжалары боюнча ар кандай пассивация потенциалдарын тандаңыз, туруктуу потенциалда It ийри сызыгын өлчөңүз жана пленканы талдоо үчүн орнотулган ийри сызыктын жантайышын эсептөө үчүн кош логарифм ийри сызыгын тууралаңыз.пассивациялоочу пленканын пайда болуу механизми.
Ачык чынжырдын чыңалуусу турукташкандан кийин, Мотт-Шоттки ийри сызыгын текшерүүнү жүргүзүңүз.Сыноонун потенциалдуу диапазону 1,0~-1,0V (vS.Ag/AgCl), скандоо ылдамдыгы 20мВ/с, сыноо жыштыгы 1000Гц, дүүлүктүрүү сигналы 5мВ.
Рентген фотоэлектрон спектроскопиясын (XPS) (ESCALAB 250Xi, Улуу Британия) колдонуңуз, 2205 DSS пленкасы пайда болгондон кийин беттик пассивация пленкасынын курамын жана химиялык абалын сынап көрүңүз жана жогорку программалык камсыздоону колдонуу менен өлчөө маалыматтарынын чокусуна ылайыктуу иштетүүнү аткарыңыз.атомдук спектрлердин маалымат базалары жана тиешелүү адабияттар23 менен салыштырылган жана C1s (284,8 эВ) менен калибрленген.Коррозиянын морфологиясы жана үлгүлөрдөгү чуңкурлардын тереңдиги өтө терең оптикалык санариптик микроскоптун (Zeiss Smart Zoom5, Германия) жардамы менен мүнөздөлгөн.
Үлгү ошол эле потенциалда (-0,6142 В рел. Ag/AgCl) туруктуу потенциалдык ыкма менен сыналды жана убакыттын өтүшү менен коррозия токунун ийри сызыгы катталды.CPT сыноо стандартына ылайык, поляризация токунун тыгыздыгы температуранын өсүшү менен акырындык менен көбөйөт.1 100 г/л Cl- жана каныккан СО2 камтыган симуляцияланган эритмеде 2205 DSS критикалык ойдуң температурасын көрсөтөт.Көрүнүп тургандай, эритменин төмөнкү температурасында токтун тыгыздыгы сыноо убактысынын көбөйүшү менен иш жүзүндө өзгөрбөйт.Ал эми эритменин температурасы белгилүү бир чоңдукка жеткенде токтун тыгыздыгы тез өскөн, бул эритменин температурасынын жогорулашы менен пассивациялоочу пленканын эрүү ылдамдыгы жогорулаганын көрсөтөт.Катуу эритменин температурасы 2°Cден болжол менен 67°Cге чейин жогорулаганда, 2205DSS поляризация токунун тыгыздыгы 100μA/cm2 ге чейин көбөйөт, ал эми 2205DSSтин орточо критикалык оюк температурасы 66.9°C, бул болжол менен 16.6°C. 2205DSS караганда жогору.стандарттык 3,5 Вт.% NaCl (0,7 V)26.Критикалык оюк температурасы өлчөө учурунда колдонулуучу потенциалга көз каранды: колдонулган потенциал канчалык төмөн болсо, өлчөнгөн критикалык ойуу температурасы ошончолук жогору болот.
100 г/л Cl- жана каныккан CO2 камтыган симуляцияланган эритмеде 2205 дуплекстүү дат баспас болоттон жасалган критикалык температуранын ийри сызыгы.
fig боюнча.2 ар кандай температурада 100 г/л Cl- жана каныккан СО2 камтыган симуляцияланган эритмелерде 2205 DSSтин өзгөрмө импеданс графиктерин көрсөтөт.Бул 2205DSS ар кандай температурадагы Nyquist диаграммасы жогорку жыштыктагы, орто жыштыктагы жана төмөнкү жыштыктагы каршылык сыйымдуулук жаалардан турат, ал эми каршылык сыйымдуулук жаалары жарым тегерек эмес экенин көрүүгө болот.Сыйымдылык жаасынын радиусу пассивдөөчү пленканын каршылык маанисин жана электрод реакциясы учурунда зарядды өткөрүү каршылыгынын маанисин чагылдырат.Жалпысынан алганда, сыйымдуулук жаасынын радиусу канчалык чоң болсо, эритмедеги металл субстраттын коррозияга туруктуулугу ошончолук жакшы болот27.30°С эритменин температурасында сыйымдуулуктун жаасынын радиусу Найквист диаграммасында жана фаза бурчунун диаграммасында импеданс модулунун |Z|Bode эң жогорку жана 2205 DSS коррозиясы эң төмөн.Эритменин температурасы жогорулаган сайын |Z|импеданс модулу, жаа радиусу жана чечим каршылык төмөндөшү, андан тышкары, этап бурч да 79 Ω 58 Ω аралык жыштык аймагында төмөндөйт, кенен чокусу жана тыгыз ички катмарын жана сейрек (көңдөй) тышкы катмарын көрсөтүү негизги болуп саналат. бир тектүү эмес пассивдүү пленканын өзгөчөлүктөрү28.Демек, температура жогорулаган сайын металл астынын бетинде пайда болгон пассивациялоочу пленка эрип, жаракаларды жаратат, бул субстраттын коргоочу касиетин начарлатат жана материалдын коррозияга туруктуулугун начарлатат29.
Импеданс спектринин маалыматтарына туура келүү үчүн ZSimDeme программасын колдонуу менен орнотулган эквиваленттүү схема 330-сүрөттө көрсөтүлгөн, мында Rs – симуляцияланган эритме каршылыгы, Q1 – пленканын сыйымдуулугу, Rf – түзүлгөн пассивациялоочу пленканын каршылыгы, Q2 – кош. катмардын сыйымдуулугу, ал эми Rct заряд өткөрүү каршылыгы.Таблицага коюунун натыйжаларынан.3 симуляцияланган эритменин температурасы жогорулаган сайын n1 мааниси 0,841ден 0,769га чейин төмөндөй турганын көрсөтүп турат, бул эки катмарлуу конденсаторлордун ортосундагы боштуктун көбөйүшүн жана тыгыздыктын азайгандыгын көрсөтөт.Зарядды өткөрүү каршылыгы Rct акырындык менен 2,958 × 1014 тен 2,541 × 103 Ом см2ге чейин төмөндөдү, бул материалдын коррозияга туруктуулугунун акырындык менен төмөндөшүн көрсөткөн.эритменин каршылыгы Rs 2,953 2,469 Ом см2 чейин, ал эми пассивациялоочу пленканын сыйымдуулугу Q2 5,430 10-4 тен 1,147 10-3 Ом см2 ге чейин азайган, эритменин өткөргүчтүгү жогорулаган, пассивдөөчү пленканын туруктуулугу төмөндөгөн. , ал эми Cl-, SO42- ж.Бул Rf пленка каршылыгынын азайышына (4662ден 849 Ом см2ге чейин) жана дуплекстүү дат баспас болоттун бетинде пайда болгон поляризациялык каршылык Rp (Rct+Rf) азайышына алып келет.
Демек, эритменин температурасы DSS 2205 коррозияга туруктуулугуна таасирин тийгизет. Эритменин төмөнкү температурасында катод менен аноддун ортосунда Fe2+ катышуусунда реакция процесси жүрөт, бул заттын тез эришине жана коррозиясына шарт түзөт. анод, ошондой эле бетинде пайда болгон пленканын пассивацияланышы, дагы толук жана жогорку тыгыздык, эритмелер арасында көбүрөөк каршылык зарядынын өтүшү, металл матрицанын эришин жайлатат жана коррозияга жакшы туруктуулукту көрсөтөт.Эритменин температурасы жогорулаган сайын заряд өткөрүүгө каршылык Rct төмөндөйт, эритмедеги иондордун ортосундагы реакциянын ылдамдыгы тездейт, агрессивдүү иондордун диффузия ылдамдыгы тездейт, ошентип алгачкы коррозия продуктулары кайрадан бетинде пайда болот. металл субстраттын бетинен субстрат.Жука пассивдөөчү пленка субстраттын коргоочу касиеттерин алсыратат.
fig боюнча.4-сүрөттө 2205 DSS динамикалык потенциалдык поляризация ийри сызыктары 100 г/л Cl- жана каныккан СО2 камтыган симуляцияланган эритмелерде ар кандай температурада көрсөтүлгөн.Сүрөттөн көрүнүп тургандай, потенциал -0,4тен 0,9 В чейинки диапазондо болгондо, анод ийри сызыктары ар кандай температурадагы пассивация аймактарына ээ, ал эми өз алдынча коррозия потенциалы болжол менен -0,7ден -0,5 В чейин болот. тыгыздыгы токту 100 мкА/см233 чейин көбөйтөт, аноддун ийри сызыгы адатта чуңкур потенциалы (Эб же Этра) деп аталат.Температура жогорулаган сайын пассивация интервалы азаят, өзүн-өзү коррозия потенциалы азаят, коррозия токунун тыгыздыгы көбөйөт жана поляризация ийри сызыгы оңго ылдыйга жылыйт, бул симуляцияланган эритмеде DSS 2205 тарабынан түзүлгөн пленка активдүү экенин көрсөтөт. активдүүлүк.мазмуну 100 г/л Cl– жана каныккан СО2, чуңкур коррозиясына сезгичтигин жогорулатат, агрессивдүү иондор тарабынан оңой бузулат, бул металл матрицанын коррозиясынын күчөшүнө жана коррозияга туруктуулугунун төмөндөшүнө алып келет.
4-таблицадан көрүнүп тургандай, температура 30°Сден 45°Сге чейин көтөрүлгөндө, тиешелүү ашыкча пассивация потенциалы бир аз төмөндөйт, бирок тиешелүү өлчөмдөгү пассивдөөчү токтун тыгыздыгы кыйла жогорулайт, бул алардын астында пассивдөөчү пленканы коргоону көрсөтөт. шарттар температуранын жогорулашы менен көбөйөт.Температура 60°Сге жеткенде, тиешелүү оюк потенциалы бир топ төмөндөйт жана бул тенденция температуранын жогорулашы менен айкыныраак болот.Белгилей кетчү нерсе, 75°Сте маанилүү убактылуу токтун чокусу сүрөттө пайда болот, бул үлгү бетинде метастабилдүү чуңкур коррозиясынын бар экендигин көрсөтүп турат.
Демек, эритменин температурасынын жогорулашы менен эритмеде эриген кычкылтектин саны азаят, пленка бетинин рН мааниси төмөндөйт, пассивдөөчү пленканын туруктуулугу төмөндөйт.Мындан тышкары, эритменин температурасы канчалык жогору болсо, эритмедеги агрессивдүү иондордун активдүүлүгү жана субстраттын беттик пленка катмарынын бузулуу ылдамдыгы ошончолук жогору болот.Пленка катмарында пайда болгон оксиддер оңой эле түшүп, пленка катмарындагы катиондор менен реакцияга кирип, эрүүчү кошулмаларды пайда кылып, чуңкурлардын пайда болуу ыктымалдыгын жогорулатат.Регенерацияланган пленка катмары салыштырмалуу бош болгондуктан, субстраттын коргоочу таасири төмөн, бул металл субстраттын коррозиясын жогорулатат.Динамикалык поляризация потенциалын сыноонун натыйжалары импеданс спектроскопиясынын натыйжалары менен шайкеш келет.
fig боюнча.5а-сүрөттө 100 г/л Cl- жана каныккан CO2 камтыган моделдик эритмеде 2205 DSS үчүн ийри сызыктар көрсөтүлгөн.Убакыттын функциясы катары пассивация токунун тыгыздыгы -300 мВ потенциалда (Ag/AgClге салыштырмалуу) 1 саат бою ар кандай температурада поляризациядан кийин алынган.Ошол эле потенциалда жана ар кандай температурада 2205 DSSтин пассивациясынын учурдагы тыгыздыгынын тенденциясы негизинен бирдей экендигин жана тенденция убакыттын өтүшү менен акырындык менен азайып, жылмакай болууга умтуларын көрүүгө болот.Температура акырындык менен жогорулаган сайын, 2205 DSS пассивациясынын токтун тыгыздыгы көбөйдү, бул поляризациянын натыйжаларына шайкеш келди, бул ошондой эле металл субстраттагы пленка катмарынын коргоочу мүнөздөмөлөрү эритме температурасынын өсүшү менен азайгандыгын көрсөттү.
2205 DSS потенциостатикалык поляризация ийри сызыктары бирдей пленка түзүү потенциалында жана ар кандай температурада.(а) Учурдагы тыгыздык убакытка карата, (б) Пассивдүү пленканын өсүү логарифм.
(1)34тө көрсөтүлгөндөй, бир эле пленка түзүү потенциалы үчүн ар кандай температурадагы пассивация токунун тыгыздыгы менен убакыттын ортосундагы байланышты изилдеңиз:
Бул жерде i - пленканын пайда болуу потенциалындагы пассивация токунун тыгыздыгы, А/см2.А – жумушчу электроддун аянты, см2.K - ага орнотулган ийри сызыктын эңкейиши.т убакыт, с
fig боюнча.5b 2205 DSS үчүн logI жана логт ийри сызыктарын бир эле пленка түзүү потенциалында ар кандай температурада көрсөтөт.Адабият маалыматтары боюнча35 сызык К = -1 эңкейиште болгондо, субстраттын бетинде пайда болгон пленка катмары тыгызыраак жана металл субстраттын коррозияга туруктуулугу жакшыраак болот.Ал эми түз сызык эңкейиштери K = -0,5 болгондо, бетинде пайда болгон пленка катмары борпоң, көптөгөн майда тешиктерди камтыйт жана металл субстраттын коррозияга туруктуулугу начар.30°C, 45°C, 60°C жана 75°C температурада пленка катмарынын структурасы тандалган сызыктуу эңкейишке ылайык тыгыз тешикчелерден бош тешикчелерге өзгөрөрүн көрүүгө болот.Point Defect Model (PDM) 36,37 ылайык, сыноо учурунда колдонулган потенциал токтун тыгыздыгына таасир этпейт, бул температура сыноо учурунда аноддун токтун тыгыздыгын өлчөөгө түздөн-түз таасирин тийгизерин көрсөтүп турат, ошондуктан ток температуранын жогорулашы менен көбөйөт.чечим, жана 2205 DSS тыгыздыгы жогорулайт, жана коррозияга туруктуулугу төмөндөйт.
DSSте пайда болгон жука пленка катмарынын жарым өткөргүчтүк касиеттери анын коррозияга туруктуулугуна38, жарым өткөргүчтүн түрү жана жука пленка катмарынын алып жүрүүчү тыгыздыгы DSS39,40 жука пленка катмарынын крекингине жана чуңкуруна таасир этет, мында C жана E сыйымдуулугу потенциалдуу жука пленка катмары MS байланышын канааттандырса, жарым өткөргүчтүн космостук заряды төмөнкүдөй түрдө эсептелет:
Формулада ε - пассивдөөчү пленканын бөлмө температурасында өткөргүчтүгү, 1230га барабар, ε0 - вакуум өткөргүчтүгү, 8,85 × 10-14 F/см, E - экинчи заряд (1,602 × 10-19 С) ;НД – n-типтүү жарым өткөргүчтөрдүн донорлорунун тыгыздыгы, см–3, NA – p-тибиндеги жарым өткөргүчтүн акцептордук тыгыздыгы, см–3, EFB – жалпак тилкелүү потенциал, V, К – Больцман туруктуусу, 1,38×10–3 .23 Дж/К, Т – температура, К.
Орнотулган сызыктын эңкейиши жана кесилиши өлчөнгөн MS ийри сызыгына, колдонулган концентрацияга (ND), кабыл алынган концентрацияга (NA) жана жалпак тилке потенциалына (Efb)42 сызыктуу бөлүүнү тууралоо менен эсептелиши мүмкүн.
fig боюнча.6 100 г/л Cl- камтыган жана СО2 менен 1 саат бою потенциалда каныккан 2205 DSS пленкасынын беттик катмарынын Мотт-Шоттки ийри сызыгын көрсөтөт.Ар кандай температурада пайда болгон бардык жука пленкалуу катмарлар n+p тибиндеги биполярдуу жарым өткөргүчтөрдүн мүнөздөмөсүнө ээ экенин көрүүгө болот.n-типтүү жарым өткөргүч эритмедеги аниондун селективдүүлүгүнө ээ, ал дат баспас болоттон жасалган катиондордун пассивация пленкасы аркылуу эритмеге диффузияланышына жол бербейт, ал эми p-типтеги жарым өткөргүч эритмедеги коррозиялык аниондорду пассивациялоонун кесилишинен алдын ала турган катиондун селективдүүлүгүнө ээ. субстраттын бетине чыгып 26 .Ошондой эле эки фитинг ийри сызыгынын ортосунда жылмакай өтүү бар экенин көрүүгө болот, пленка жалпак тилке абалында жана жалпак тилке потенциалы Efb жарым өткөргүчтүн энергетикалык тилкесинин абалын аныктоо жана анын электрохимиялык абалын баалоо үчүн колдонулушу мүмкүн. туруктуулук43..
5-таблицада көрсөтүлгөн MC ийри сызыгын орнотуунун натыйжаларына ылайык, чыгуучу концентрация (ND) жана кабыл алуучу концентрация (NA) жана бирдей масштабдагы Efb 44 жалпак тилке потенциалы эсептелген.Колдонулган алып жүрүүчү токтун тыгыздыгы негизинен мейкиндик заряд катмарындагы чекиттик кемчиликтерди жана пассивациялоочу пленканын чуңкур потенциалын мүнөздөйт.Колдонулган алып жүрүүчүнүн концентрациясы канчалык жогору болсо, пленка катмары ошончолук оңой бузулат жана субстраттын коррозиясынын ыктымалдыгы ошончолук жогору болот45.Мындан тышкары, эритменин температурасынын акырындык менен жогорулашы менен пленка катмарындагы НД эмитентинин концентрациясы 5,273×1020 см-3 тен 1,772×1022 см-3 ге чейин, ал эми NA хостунун концентрациясы 4,972×1021ден 4,592ге чейин жогорулаган. ×1023.см – сүрөттө көрсөтүлгөндөй.3, жалпак тилкелүү потенциал 0,021 В дан 0,753 В чейин көбөйөт, эритмедеги алып жүрүүчүлөрдүн саны көбөйөт, эритмедеги иондордун ортосундагы реакция күчөйт, пленка катмарынын туруктуулугу төмөндөйт.Эритменин температурасы жогорулаган сайын жакындоочу сызыктын эңкейишинин абсолюттук мааниси канчалык аз болсо, эритмедеги алып жүрүүчүлөрдүн тыгыздыгы ошончолук чоң болот, иондор арасындагы диффузия ылдамдыгы ошончолук жогору болот жана иондордогу боштуктардын саны ошончолук көп болот. пленка катмарынын бети., ошону менен металл субстрат, туруктуулук жана коррозияга каршы 46,47 азайтуу.
Пленканын химиялык составы металл катиондорунун туруктуулугуна жана жарым өткөргүчтөрдүн иштөөсүнө олуттуу таасирин тийгизет, ал эми температуранын өзгөрүшү дат баспас болоттон жасалган пленканын пайда болушуна маанилүү таасирин тийгизет.fig боюнча.7-сүрөттө 100 г/л Cl- жана каныккан CO2 камтыган симуляцияланган эритмедеги 2205 DSS пленкасынын беттик катмарынын толук XPS спектри көрсөтүлгөн.Ар кандай температурада микросхемалардан пайда болгон пленкалардагы негизги элементтер негизинен бирдей жана пленкалардын негизги компоненттери Fe, Cr, Ni, Mo, O, N жана C. Ошондуктан пленка катмарынын негизги компоненттери Fe. , Cr, Ni, Mo, O, N жана C. Cr оксиддери, Fe оксиддери жана гидроксиддери жана аз өлчөмдө Ni жана Mo оксиддери бар контейнер.
Толук XPS 2205 DSS спектри ар кандай температурада алынган.(а) 30°С, (б) 45°С, (в) 60°С, (г) 75°С.
Пленканын негизги курамы пассивациялоочу пленкадагы кошулмалардын термодинамикалык касиеттери менен байланышкан.Таблицада берилген пленка катмарындагы негизги элементтердин байланыш энергиясы боюнча.6, ал Cr2p3/2 мүнөздүү спектрдик чокулары металл Cr0 (573,7 ± 0,2 eV), Cr2O3 (574,5 ± 0,3 eV) жана Cr (OH)3 (575,4 ± 0, 1 eV) болуп бөлүнөрүн көрүүгө болот. 8а-сүрөттө көрсөтүлгөн, мында Cr элементи түзгөн оксид пленканын коррозияга туруктуулугунда жана анын электрохимиялык көрсөткүчтөрүндө маанилүү роль ойногон пленканын негизги компоненти болуп саналат.Пленка катмарындагы Cr2O3тин салыштырмалуу эң жогорку интенсивдүүлүгү Cr(OH)3ке караганда жогору.Бирок катуу эритменин температурасы жогорулаган сайын Cr2O3 салыштырмалуу чокусу акырындык менен алсырайт, ал эми Cr(OH)3 салыштырмалуу чокусу акырындык менен жогорулайт, бул пленкалуу катмардагы негизги Cr3+ Cr2O3тен Cr(OH) ачык трансформациясын көрсөтөт. 3 жана эритменин температурасы жогорулайт.
Fe2p3/2 мүнөздүү спектринин чокуларынын байланыш энергиясы негизинен Fe0 (706,4 ± 0,2 эВ), Fe3O4 (707,5 ± 0,2 эВ), FeO (709,5 ± 0,1 эВ) жана FeOOH (713,1 эВ) металлдык абалынын төрт чокусунан турат. eV) ± 0,3 эВ), 8б-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, Fe негизинен Fe2+ жана Fe3+ түрүндө пайда болгон кабыкчада болот.FeO2ден Fe2+ Fe(II) төмөнкү байланыш энергиясы чокуларында үстөмдүк кылат, ал эми Fe3O4 жана Fe(III) FeOOH бирикмелери жогорку байланыш энергиясы чокуларында үстөмдүк кылат48,49.Fe3+ чокусунун салыштырмалуу интенсивдүүлүгү Fe2+ке караганда жогору, бирок эритменин температурасы жогорулаган сайын Fe3+ чокусунун салыштырмалуу интенсивдүүлүгү төмөндөйт, ал эми Fe2+ чокусунун салыштырмалуу интенсивдүүлүгү жогорулайт, бул пленка катмарындагы негизги заттын өзгөрүшүн көрсөтөт. эритменин температурасын жогорулатуу үчүн Fe3+ Fe2+.
Mo3d5/2 мүнөздүү спектрдик чокулары негизинен Mo3d5/2 жана Mo3d3/243,50 эки чоку позициясынан турат, ал эми Mo3d5/2 металлдык Mo (227,5 ± 0,3 эВ), Mo4+ (228,9 ± 0,2 эВ) жана Mo6+ ( 229, 229 V) камтыйт. ), ал эми Mo3d3/2 ошондой эле 8c-сүрөттө көрсөтүлгөндөй металлдык Mo (230,4 ± 0,1 эВ), Mo4+ (231,5 ± 0,2 эВ) жана Mo6+ (232, 8 ± 0,1 эВ) камтыйт, ошондуктан Mo элементтери үчтөн ашык валенттүүлүктө бар. пленка катмарынын абалы.Ni2p3/2 мүнөздүү спектрдик чокуларынын байланыш энергиялары 8g-сүрөттө көрсөтүлгөндөй Ni0 (852,4 ± 0,2 эВ) жана NiO (854,1 ± 0,2 эВ) дан турат.Мүнөздүү N1s чокусу N дан (399,6 ± 0,3 эВ) турат, 8d-сүрөттө көрсөтүлгөн.Мүнөздүү O1s чокуларына O2- (529,7 ± 0,2 эВ), OH- (531,2 ± 0,2 эВ) жана H2O (531,8 ± 0,3 эВ) кирет, сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Пленка катмарынын негизги компоненттери (OH- жана O2 -) , алар негизинен пленка катмарында Cr жана Fe кычкылдануусу же суутек кычкылдануусу үчүн колдонулат.Температура 30°Сден 75°Сге чейин жогорулаган сайын OH-тин салыштырмалуу жогорку интенсивдүүлүгү кыйла жогорулаган.Демек, температуранын жогорулашы менен пленка катмарындагы О2-нин негизги материалдык курамы О2-ден OH- жана О2-ге өзгөрөт.
fig боюнча.9-сүрөттө 100 г/л Cl- жана каныккан СО2 камтыган моделдик эритмеде динамикалык потенциалдык поляризациядан кийин 2205 DSS үлгүсүнүн микроскопиялык беттик морфологиясы көрсөтүлгөн.Ар кандай температурада поляризацияланган үлгүлөрдүн бетинде ар кандай даражадагы коррозия чуңкурлары бар экенин, бул агрессивдүү иондордун эритмесинде пайда болоорун, ал эми эритменин температурасынын жогорулашы менен дат баталарда олуттуураак коррозия пайда болоорун көрүүгө болот. үлгүлөрдүн бети.субстрат.Аянт бирдигине казылган чуңкурлардын саны жана коррозия борборлорунун тереңдиги көбөйөт.
100 г/л Cl- жана каныккан CO2 камтыган моделдик эритмелерде 2205 DSS коррозия ийри сызыктары ар кандай температурада (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c.
Демек, температуранын жогорулашы ДССтин ар бир компонентинин активдүүлүгүн жогорулатат, ошондой эле агрессивдүү чөйрөдө агрессивдүү иондордун активдүүлүгүн жогорулатып, үлгүнүн бетине белгилүү бир деңгээлде зыян келтирет, бул питтинг активдүүлүгүн жогорулатат., жана коррозия чуңкурларынын пайда болушу күчөйт.Продукциянын пайда болуу ылдамдыгы жогорулап, материалдын коррозияга туруктуулугу төмөндөйт51,52,53,54,55.
fig боюнча.10 2205 DSS үлгүсүнүн морфологиясын жана тереңдигин көрсөтөт.fig.10а чоң чуңкурлардын айланасында дагы майда коррозия чуңкурлары пайда болгонун көрсөтүп турат, бул үлгү бетиндеги пассивациялоочу пленка берилген токтун тыгыздыгында коррозия чуңкурларынын пайда болушу менен жарым-жартылай талкалангандыгын жана тереңдиктин максималдуу тереңдиги 12,9 мкм болгондугун көрсөтөт.10б-сүрөттө көрсөтүлгөндөй.
DSS жакшы коррозияга туруктуулугун көрсөтөт, негизги себеби болоттун бетинде пайда болгон пленка эритмеде жакшы корголгон, Мотт-Шоттки, жогоруда келтирилген XPS натыйжалары жана тиешелүү адабияттар боюнча 13,56,57,58, пленка негизинен төмөндөгүлөр аркылуу өтөт Бул Fe жана Cr кычкылдануу процесси.
Fe2+ пленка менен эритменин ортосундагы 53 интерфейсинде оңой эрийт жана чөктүрөт жана катоддук реакция процесси төмөнкүдөй:
Дат баскан абалда эки катмарлуу структуралык пленка пайда болот, ал негизинен темир жана хром оксиддеринин ички катмарынан жана сырткы гидроксиддик катмардан турат жана көбүнчө пленканын тешикчелеринде иондор өсөт.Пассивациялоочу пленканын химиялык курамы анын жарым өткөргүч касиеттери менен байланыштуу, муну Мотт-Шотки ийри сызыгы далилдейт, бул пассивдештирүү пленканын курамы n+p-типте жана биполярдык мүнөздөмөлөргө ээ экендигин көрсөтөт.XPS натыйжалары passivating пленканын сырткы катмары негизинен n-түрү жарым өткөргүч касиеттерин көрсөткөн Fe оксиддеринен жана гидроксиддеринен, ал эми ички катмары негизинен р-типтүү жарым өткөргүч касиеттерин көрсөткөн Cr оксиддеринен жана гидроксиддерден турат.
2205 DSS жогорку Cr17.54 мазмунуна байланыштуу жогорку каршылыкка ээ жана дуплекстүү структуралардын ортосундагы микроскопиялык гальваникалык коррозиядан55 улам ар кандай деңгээлдеги чуңкурларды көрсөтөт.Коррозия ДССте таралган коррозия түрлөрүнүн бири болуп саналат, ал эми температура питтинг коррозиясынын жүрүм-турумуна таасир этүүчү маанилүү факторлордун бири болуп саналат жана DSS реакциясынын термодинамикалык жана кинетикалык процесстерине таасирин тийгизет60,61.Эреже катары, Cl- жана каныккан СО2 жогорку концентрациясы менен симуляцияланган эритмеде, температура ошондой эле стресстик коррозия крекингинин астында стресстин коррозиясынын крекингинин учурунда чуңкурлардын пайда болушуна жана жаракалардын башталышына таасирин тийгизет, ал эми карьердин критикалык температурасы баа берүү үчүн аныкталат. коррозияга каршылык.DSS.Металл матрицанын температурага сезгичтигин чагылдырган материал көбүнчө инженердик колдонмолордо материалды тандоодо маанилүү шилтеме катары колдонулат.Симуляцияланган эритмедеги 2205 DSSтин орточо критикалык оюк температурасы 66,9°C, бул 3,5% NaCl менен Super 13Cr дат баспас болоттон жасалгандан 25,6°C жогору, бирок эң жогорку тереңдик 12,9 мкм62ге жетти.Электрохимиялык натыйжалар андан ары ырастады, фазалык бурчтун жана жыштыктын горизонталдык аймактары температуранын жогорулашы менен тарып, фазалык бурч 79°тан 58°ка чейин азайган сайын |Z|1,26×104тен 1,58×103 Ом см2ге чейин төмөндөйт.заряд өткөрүү каршылыгы Rct 2,958 1014 2,541 103 Ом см2 чейин азайган, чечим каршылык Rs 2,953 2,469 Ом см2 чейин кыскарган, тасма каршылык Rf 5,430 10-4 см2 1,147 10-3 см2 чейин азайган.Агрессивдүү эритменин өткөргүчтүгү жогорулайт, металл матрицалык пленка катмарынын туруктуулугу төмөндөйт, ал оңой эрийт жана жарылат.Өзүн-өзү коррозия токунун тыгыздыгы 1,482ден 2,893×10-6 А см-2ге чейин көбөйдү, ал эми өз алдынча коррозия потенциалы -0,532ден -0,621 В чейин төмөндөдү.Температуранын өзгөрүшү пленка катмарынын бүтүндүгүнө жана тыгыздыгына таасир этээрин көрүүгө болот.
Тескерисинче, Cl- жогорку концентрациясы жана СО2 каныккан эритмеси акырындык менен пассивациялоочу пленканын бетине Cl- адсорбциялоо жөндөмдүүлүгүн жогорулатат, пассивация пленкасынын туруктуулугу туруксуз болуп, коргоочу таасири күчөйт. субстрат алсыз болуп, чуңкурга кабылуу күчөйт.Бул учурда эритмедеги коррозия иондорунун активдүүлүгү жогорулап, кычкылтектин курамы азаят жана коррозияга учураган материалдын үстүнкү пленкасынын тез калыбына келиши кыйынга турат, бул жер бетинде коррозиялуу иондордун андан ары адсорбциясы үчүн бир кыйла ыңгайлуу шарттарды түзөт.Материалдык кыскартуу63.Робинсон жана башкалар.[64] эритменин температурасынын жогорулашы менен чуңкурлардын өсүү темпи тездеп, эритмедеги иондордун диффузия ылдамдыгы да жогорулай турганын көрсөткөн.Температура 65°Сге чейин көтөрүлгөндө, Cl- иондору бар эритмеде кычкылтектин эриши катоддук реакция процессин жайлатат, чуңкурдануу ылдамдыгы төмөндөйт.Han20 CO2 чөйрөсүндө 2205 дуплекстүү дат баспас болоттон жасалган коррозияга температуранын таасирин изилдеген.Натыйжалар температуранын жогорулашы коррозия продуктуларынын көлөмүн жана материалдын бетиндеги кичирейүү көңдөйүнүн аянтын көбөйгөнүн көрсөттү.Анын сыңарындай, температура 150°Сге көтөрүлгөндө бетиндеги оксид пленкасы үзүлүп, кратерлердин тыгыздыгы эң чоң болот.Lu4 СО2 камтыган геотермалдык чөйрөдө пассивациядан активдештирүү үчүн 2205 дуплекстүү дат баспас болоттун коррозия жүрүм-турумуна температуранын таасирин изилдеген.Алардын жыйынтыгы көрсөткөндөй, 150 °C төмөн сыноо температурасында пайда болгон пленка мүнөздүү аморфтук түзүлүшкө ээ, ал эми ички интерфейс никельге бай катмарды камтыйт, ал эми 300 °C температурада пайда болгон коррозия продуктусу нано масштабдуу түзүлүшкө ээ. .-поликристаллдуу FeCr2O4, CrOOH жана NiFe2O4.
fig боюнча.11 2205 DSS коррозия жана пленка түзүү процессинин диаграммасы.Колдонууга чейин 2205 DSS атмосферада пассивациялоочу пленканы түзөт.Сl- жана СО2 көп болгон эритмелерди камтыган эритмени окшоштурган чөйрөгө чумкугандан кийин анын бети тез эле ар кандай агрессивдүү иондор (Cl-, CO32- ж. б.) менен курчалган.).J. Banas 65 СО2 бир эле учурда болгон чөйрөдө материалдын бетиндеги пассивдөөчү пленканын туруктуулугу убакыттын өтүшү менен төмөндөйт, ал эми пайда болгон көмүр кислотасы пассивдештирүүдөгү иондордун өткөргүчтүгүн жогорулатууга умтулат деген жыйынтыкка келген. катмар.пленка жана пассивдөөчү пленкадагы иондордун эришин тездетүү.пассивдүү тасма.Ошентип, үлгү бетиндеги пленка катмары эрүү жана репассивациянын динамикалык тең салмактуу стадиясында болот66, Cl- беттик пленка катмарынын пайда болуу ылдамдыгын төмөндөтөт жана пленка бетинин чектеш аймагында майда чуңкурчалар пайда болот. 3-сүрөттө көрсөтүлгөн. Көрсөтүү.11а жана б-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, кичинекей туруксуз коррозия чуңкурлары бир эле учурда пайда болот.Температура жогорулаган сайын эритмедеги коррозиялык иондордун пленкалуу катмардагы активдүүлүгү жогорулайт, ал эми кичинекей туруксуз чуңкурлардын тереңдиги пленкалуу катмарга тунуктук толугу менен киргенге чейин өсөт, 11в-сүрөттө көрсөтүлгөн.Эритүүчү чөйрөнүн температурасынын андан ары жогорулашы менен эритмедеги эриген СО2дин курамы тездейт, бул эритменин рН маанисинин төмөндөшүнө, SPP бетиндеги эң кичине туруксуз коррозия чуңкурларынын тыгыздыгынын жогорулашына алып келет. , баштапкы коррозия чуңкурларынын тереңдиги кеңейет жана тереңдейт жана үлгү бетиндеги пассивдөөчү пленка Калыңдыгы азайган сайын пассивациялоочу пленка 11d-сүрөттө көрсөтүлгөндөй чуңкурга көбүрөөк жакын болуп калат.Ал эми электрохимиялык натыйжалар кошумча түрдө температуранын өзгөрүшү пленканын бүтүндүгүнө жана тыгыздыгына белгилүү бир таасирин тийгизерин тастыктады.Ошентип, Cl- жогорку концентрациясын камтыган СО2 менен каныккан эритмелердеги коррозия Cl-67,68 аз концентрациясын камтыган эритмелердеги коррозиядан олуттуу айырмаланарын көрүүгө болот.
Коррозия процесси 2205 DSS жаңы пленканы түзүү жана жок кылуу менен.(a) 1-процесс, (б) 2-процесс, (в) 3-процесс, (г) 4-процесс.
100 г/л Cl- жана каныккан СО2 камтыган симуляцияланган эритмедеги 2205 DSS орточо критикалык чуңкур температурасы 66,9 ℃, ал эми максималдуу тереңдик 12,9 мкм, бул 2205 DSS коррозияга туруктуулугун төмөндөтөт жана чуңкурга сезгичтикти жогорулатат.температуранын жогорулашы.
Посттун убактысы: 2023-жылдын 16-февралына чейин