O ṣeun fun lilo si Nature.com.O nlo ẹya ẹrọ aṣawakiri kan pẹlu atilẹyin CSS lopin.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer).Ni afikun, lati rii daju atilẹyin ti nlọ lọwọ, a fihan aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Ṣe afihan carousel ti awọn kikọja mẹta ni ẹẹkan.Lo awọn Bọtini Iṣaaju ati Next lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan, tabi lo awọn bọtini ifaworanhan ni ipari lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan.
Duplex 2205 alagbara, irin (DSS) ni o ni ti o dara ipata resistance nitori awọn oniwe-aṣoju ile oloke meji be, ṣugbọn awọn increasingly simi CO2-ti o ni epo ati gaasi ayika àbábọrẹ ni orisirisi awọn iwọn ti ipata, paapa pitting, eyi ti isẹ ewu aabo ati dede ti epo ati adayeba. gaasi awọn ohun elo.gaasi idagbasoke.Ninu iṣẹ yii, idanwo immersion ati idanwo kemikali kan ni a lo ni apapo pẹlu microscopy confocal laser ati X-ray photoelectron spectroscopy.Awọn abajade fihan pe iwọn otutu to ṣe pataki fun pitting 2205 DSS jẹ 66.9 °C.Nigbati iwọn otutu ba ga ju 66.9 ℃, agbara fifọ pitting, aarin passivation ati agbara ipata ti ara ẹni dinku, iwuwo passivation lọwọlọwọ ti pọ si, ati ifamọ pitting ti pọ si.Pẹlu ilosoke diẹ sii ni iwọn otutu, radius ti capacitive arc 2205 DSS dinku, resistance dada ati resistance gbigbe idiyele dinku dinku, ati iwuwo ti oluranlọwọ ati awọn gbigbe olugba ni ipele fiimu ti ọja pẹlu awọn abuda n + p-bipolar tun. pọ si, akoonu ti awọn oxides Cr ni ipele inu ti fiimu naa dinku, mu akoonu ti Fe oxides ni ipele ita, itusilẹ ti fiimu fiimu pọ si, iduroṣinṣin dinku, nọmba awọn pits ati iwọn pore pọ si.
Ni aaye ti idagbasoke eto-ọrọ iyara ati idagbasoke awujọ ati ilọsiwaju awujọ, ibeere fun epo ati awọn orisun gaasi tẹsiwaju lati dagba, fi agbara mu epo ati gaasi idagbasoke lati diėdiė yi lọ si guusu iwọ-oorun ati awọn agbegbe ita pẹlu awọn ipo ati agbegbe ti o nira diẹ sii, nitorinaa awọn ipo iṣẹ ti downhole ọpọn di siwaju ati siwaju sii àìdá..Idibajẹ 1,2,3.Ni aaye ti epo ati iwakiri gaasi, nigbati ilosoke ninu CO2 4 ati salinity ati akoonu chlorine 5, 6 ninu omi ti a ṣejade, paipu irin carbon 7 lasan jẹ koko ọrọ si ipata nla, paapaa ti awọn inhibitors ipata ti fa sinu okun paipu, Ipata ko le ṣe imunadoko, irin ko le pade awọn ibeere ti iṣiṣẹ igba pipẹ ni awọn agbegbe CO28,9,10 ipata lile.Awọn oniwadi naa yipada si awọn irin alagbara irin-meji (DSS) pẹlu idena ipata to dara julọ.2205 DSS, akoonu ti ferrite ati austenite ninu irin jẹ nipa 50%, ni awọn ohun-ini ẹrọ ti o dara julọ ati idena ipata, fiimu passivation dada jẹ ipon, ni resistance ibajẹ aṣọ ti o dara julọ, idiyele jẹ kekere ju ti awọn ohun elo orisun nickel 11 , 12. Bayi, 2205 DSS ti wa ni commonly lo bi titẹ ha ni ipata ayika, epo daradara casing ni corrosive CO2 ayika, omi kula fun condensing eto ni ti ilu okeere epo ati kemikali aaye 13, 14, 15, ṣugbọn 2205 DSS le tun ni ipata perforation. ninu iṣẹ.
Lọwọlọwọ, ọpọlọpọ awọn iwadii ti CO2- ati Cl-pitting corrosion 2205 DSS ti ṣe ni orilẹ-ede ati ni okeere [16,17,18].Ebrahimi19 rii pe fifi iyọ dichromate potasiomu si ojutu NaCl le ṣe idiwọ 2205 DSS pitting, ati jijẹ ifọkansi ti potasiomu dichromate mu iwọn otutu to ṣe pataki ti 2205 DSS pitting.Sibẹsibẹ, agbara pitting ti 2205 DSS n pọ si nitori afikun ti ifọkansi kan ti NaCl si potasiomu dichromate ati dinku pẹlu jijẹ ifọkansi NaCl.Han20 fihan pe ni 30 si 120 ° C, iṣeto ti 2205 DSS pasivating film jẹ adalu Cr2O3 ti inu Layer, FeO lode Layer, ati ọlọrọ Cr;nigbati iwọn otutu ba ga si 150 °C, fiimu passivation tu., awọn ti abẹnu be ayipada si Cr2O3 ati Cr (OH) 3, ati awọn lode Layer yipada si Fe (II, III) oxide ati Fe (III) hydroxide.Peguet21 rii pe pitting iduro ti S2205 irin alagbara, irin ni ojutu NaCl nigbagbogbo ko waye ni isalẹ iwọn otutu pitting pataki (CPT) ṣugbọn ni iwọn otutu iyipada (TTI).Thiadi22 pinnu pe bi ifọkansi ti NaCl ṣe n pọ si, resistance ipata ti S2205 DSS dinku ni pataki, ati pe odi diẹ sii ni agbara ti a lo, buru si resistance ipata ti ohun elo naa.
Ninu nkan yii, ọlọjẹ agbara ti o ni agbara, spectroscopy impedance, agbara igbagbogbo, Mott-Schottky curve ati microscopy elekitironi ni a lo lati ṣe iwadi ipa ti salinity giga, ifọkansi Cl-giga ati iwọn otutu lori ihuwasi ipata ti 2205 DSS.ati spectroscopy photoelectron, eyiti o pese ipilẹ imọ-jinlẹ fun iṣẹ ailewu ti 2205 DSS ni awọn agbegbe epo ati gaasi ti o ni CO2.
Ohun elo idanwo ni a yan lati inu ojutu ti a ṣe itọju irin 2205 DSS (igi irin 110ksi), ati akopọ kemikali akọkọ ti han ni Tabili 1.
Iwọn apẹẹrẹ elekitirokemika jẹ 10 mm × 10 mm × 5 mm, o ti mọtoto pẹlu acetone lati yọ epo ati ethanol pipe ati gbigbe.Awọn pada ti awọn igbeyewo nkan ti wa ni solder lati so awọn yẹ ipari ti Ejò waya.Lẹhin alurinmorin, lo a multimeter (VC9801A) lati ṣayẹwo awọn itanna elekitiriki ti awọn welded igbeyewo nkan, ati ki o si Igbẹhin awọn ti kii-ṣiṣẹ dada pẹlu iposii.Lo 400 #, 600 #, 800 #, 1200 #, 2000 # silikoni carbide sandpaper omi sandpaper lati pólándì awọn dada iṣẹ lori ẹrọ didan pẹlu 0.25um polishing oluranlowo titi ti dada roughness Ra≤1.6um, ati nipari mọ ki o si fi sinu awọn thermostat. .
A Priston (P4000A) ile ise elekitirokemika pẹlu eto elekitirodu mẹta ni a lo.Elekiturodu Pilatnomu (Pt) pẹlu agbegbe ti 1 cm2 ṣiṣẹ bi elekiturodu oluranlọwọ, DSS 2205 (pẹlu agbegbe ti 1 cm2) ni a lo bi elekiturodu ti n ṣiṣẹ, ati elekiturodu itọkasi (Ag/AgCl) jẹ lo.Ojutu awoṣe ti a lo ninu idanwo naa ti pese sile ni ibamu si (Table 2).Ṣaaju idanwo naa, ojutu N2 giga-mimọ (99.99%) ti kọja fun wakati 1, lẹhinna CO2 ti kọja fun awọn iṣẹju 30 lati deoxygenate ojutu naa., ati CO2 ninu ojutu nigbagbogbo wa ni ipo itẹlọrun.
Ni akọkọ, gbe apẹẹrẹ sinu ojò ti o ni ojutu idanwo, ki o si gbe e sinu iwẹ omi otutu otutu igbagbogbo.Iwọn otutu eto ibẹrẹ jẹ 2°C, ati igbega iwọn otutu ni iṣakoso ni iwọn 1°C/min, ati iwọn otutu ti wa ni iṣakoso.ni 2-80 ° C.Celsius.Idanwo naa bẹrẹ ni agbara igbagbogbo (-0.6142 Vs.Ag/AgCl) ati igbiyanju idanwo jẹ ọna It.Gẹgẹbi boṣewa idanwo iwọn otutu pitting to ṣe pataki, ọna It le jẹ mimọ.Iwọn otutu ninu eyiti iwuwo lọwọlọwọ dide si 100 μA/cm2 ni a pe ni iwọn otutu pitting to ṣe pataki.Iwọn otutu to ṣe pataki fun pitting jẹ 66.9 °C.Awọn iwọn otutu idanwo fun titẹ polarization ati ikọlu ikọlu ni a yan lati jẹ 30°C, 45°C, 60°C ati 75°C, lẹsẹsẹ, ati idanwo naa tun ni igba mẹta labẹ awọn ipo apẹẹrẹ kanna lati dinku awọn iyapa ti o ṣeeṣe.
Ayẹwo irin ti o farahan si ojutu ni akọkọ polarized ni agbara cathode (-1.3 V) fun awọn iṣẹju 5 ṣaaju idanwo ti tẹ polarization potentiodynamic lati yọkuro fiimu oxide ti a ṣẹda lori oju iṣẹ ti apẹẹrẹ, ati lẹhinna ni agbara iyika ṣiṣi ti 1 wakati titi ti foliteji ipata kii yoo fi idi mulẹ.Oṣuwọn ọlọjẹ ti iṣipopada polarization ti o ni agbara ti a ṣeto si 0.333mV/s, ati agbara aarin ọlọjẹ ti ṣeto si -0.3 ~ 1.2V vs. OCP.Lati rii daju pe deede idanwo naa, awọn ipo idanwo kanna ni a tun ṣe ni igba mẹta.
Sọfitiwia idanwo spectrum impedance – Versa Studio.Idanwo naa ni a kọkọ ṣe ni agbara iyipo-sisi ti o duro, titobi ti foliteji idamu alternating ti ṣeto si 10 mV, ati igbohunsafẹfẹ wiwọn ti ṣeto si 10–2–105 Hz.julọ.Oniranran data lẹhin igbeyewo.
Ilana idanwo ti tẹ lọwọlọwọ: yan awọn agbara pasifiti oriṣiriṣi ni ibamu si awọn abajade ti ti tẹ polarization anodic, wiwọn Itẹ tẹ ni agbara igbagbogbo, ki o baamu ti tẹ logarithm ilọpo meji lati ṣe iṣiro ite ti tẹ ibamu fun itupalẹ fiimu.awọn siseto ti Ibiyi ti passivating film.
Lẹhin ti awọn ìmọ Circuit foliteji stabilizes, ṣe a Mott-Schottky ti tẹ igbeyewo.Idanwo iwọn ọlọjẹ ti o pọju 1.0 ~ -1.0V (vS.Ag/AgCl), oṣuwọn ọlọjẹ 20mV/s, igbohunsafẹfẹ idanwo ṣeto si 1000Hz, ifihan agbara 5mV.
Lo X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (ESCALAB 250Xi, UK) lati sputter idanwo awọn tiwqn ati kemikali ipinle ti awọn dada passivation fiimu lẹhin 2205 DSS film Ibiyi ati ki o ṣe wiwọn data tente-fit processing lilo superior software.akawe pẹlu awọn apoti isura infomesonu ti atomiki spectra ati awọn ibatan litireso23 ati calibrated nipa lilo C1s (284.8 eV).Mofoloji ti ipata ati ijinle awọn pits lori awọn ayẹwo ni a ṣe afihan nipa lilo maikirosikopu oni-nọmba ti o jinlẹ pupọ (Zeiss Smart Zoom5, Jẹmánì).
Ayẹwo naa ni idanwo ni agbara kanna (-0.6142 V rel. Ag/AgCl) nipasẹ ọna ti o pọju igbagbogbo ati ipata lọwọlọwọ ti tẹ ni igbasilẹ pẹlu akoko.Gẹgẹbi boṣewa idanwo CPT, iwuwo lọwọlọwọ polarization maa n pọ si pẹlu iwọn otutu ti o pọ si.1 ṣe afihan iwọn otutu pitting to ṣe pataki ti 2205 DSS ni ojutu afarawe ti o ni 100 g/L Cl- ati CO2 ti o kun.O le rii pe ni iwọn otutu kekere ti ojutu, iwuwo lọwọlọwọ ni adaṣe ko yipada pẹlu jijẹ akoko idanwo.Ati nigbati iwọn otutu ti ojutu ba pọ si iye kan, iwuwo lọwọlọwọ pọ si ni iyara, ti o fihan pe oṣuwọn itusilẹ ti fiimu palolo pọ si pẹlu ilosoke ninu iwọn otutu ti ojutu.Nigbati iwọn otutu ti ojutu to lagbara ba pọ si lati 2°C si bii 67°C, iwuwo lọwọlọwọ polarization ti 2205DSS pọ si 100µA/cm2, ati iwọn otutu pitting to ṣe pataki ti 2205DSS jẹ 66.9°C, eyiti o jẹ nipa 16.6°C. ti o ga ju 2205DSS.boṣewa 3,5 wt.% NaCl (0.7 V)26.Iwọn otutu pitting to ṣe pataki da lori agbara ti a lo ni akoko wiwọn: isalẹ agbara ti a lo, ga ni iwọn otutu pitting to ṣe pataki.
Pitting lominu ni otutu ti tẹ 2205 ile oloke meji alagbara, irin ni a iṣeṣiro ojutu ti o ni awọn 100 g/L Cl- ati po lopolopo CO2.
Lori ọpọtọ.2 ṣe afihan awọn igbero ikọlu ac ti 2205 DSS ni awọn solusan afọwọṣe ti o ni 100 g/L Cl- ati CO2 ti o kun ni awọn iwọn otutu pupọ.O le rii pe aworan atọka Nyquist ti 2205DSS ni awọn iwọn otutu pupọ ni awọn igbohunsafẹfẹ giga-igbohunsafẹfẹ, aarin-igbohunsafẹfẹ ati awọn arcs agbara-igbohunsafẹfẹ-kekere, ati awọn arcs agbara agbara resistance kii ṣe semicircular.Radius ti arc capacitive ṣe afihan iye resistance ti fiimu passivating ati iye ti resistance gbigbe idiyele lakoko iṣesi elekiturodu.O ti wa ni gbogbo gba pe awọn tobi rediosi ti awọn capacitive aaki, awọn dara awọn ipata resistance ti awọn irin sobusitireti ni ojutu27.Ni iwọn otutu ojutu kan ti 30 °C, rediosi ti aaki capacitive lori aworan atọka Nyquist ati igun alakoso lori aworan atọka ti modulus impedance |Z|Bode ni o ga julọ ati pe 2205 DSS ipata ni o kere julọ.Bi iwọn otutu ojutu n pọ si, |Z|modulus impedance, rediosi arc ati idinku ojutu ojutu, ni afikun, igun alakoso tun dinku lati 79 Ω si 58 Ω ni agbegbe igbohunsafẹfẹ agbedemeji, ti o nfihan tente oke nla ati ipele inu inu ati fọnka (la kọja) Layer ita ni akọkọ. awọn ẹya ara ẹrọ ti ẹya inhomogeneous palolo film28.Nitorinaa, bi iwọn otutu ti n dide, fiimu passivating ti a ṣẹda lori dada ti sobusitireti irin naa tuka ati awọn dojuijako, eyiti o dinku awọn ohun-ini aabo ti sobusitireti ati deteriorates awọn ipata resistance ti material29.
Lilo sọfitiwia ZSimDeme lati baamu data spectrum impedance, Circuit deede ti o baamu ni a fihan ni Ọpọtọ 330, nibiti Rs jẹ resistance ojutu ti afọwọṣe, Q1 jẹ agbara fiimu, Rf jẹ resistance ti fiimu passivating ti ipilẹṣẹ, Q2 jẹ ilọpo meji. Layer capacitance, ati Rct ni gbigba agbara resistance.Lati awọn abajade ti ibamu ni tabili.3 fihan pe bi iwọn otutu ti ojutu simulated ti n pọ si, iye ti n1 dinku lati 0.841 si 0.769, eyiti o tọkasi ilosoke ninu aafo laarin awọn capacitors Layer-meji ati idinku ninu iwuwo.Idaduro gbigbe idiyele Rct diėdiė dinku lati 2.958 × 1014 si 2.541 × 103 Ω cm2, eyiti o tọka si idinku diẹdiẹ ninu resistance ipata ti ohun elo naa.Awọn resistance ti ojutu Rs dinku lati 2.953 si 2.469 Ω cm2, ati awọn capacitance Q2 ti palolo film din ku lati 5.430 10-4 to 1.147 10-3 Ω cm2, awọn conductivity ti awọn ojutu pọ, awọn iduroṣinṣin ti awọn passivating fiimu dinku. , ati awọn ojutu Cl-, SO42-, ati be be lo) ni awọn alabọde posi, eyi ti accelerates awọn iparun ti passivating film31.Eyi yori si idinku ninu resistance fiimu Rf (lati 4662 si 849 Ω cm2) ati idinku ninu resistance resistance polarization RP (Rct + Rf) ti a ṣẹda lori dada ti irin alagbara, irin duplex.
Nitorinaa, iwọn otutu ti ojutu yoo ni ipa lori idena ipata ti DSS 2205. Ni iwọn otutu kekere ti ojutu, ilana ifaseyin waye laarin cathode ati anode ni iwaju Fe2 +, eyiti o ṣe alabapin si itusilẹ iyara ati ipata ti anode, bi daradara bi awọn passivation ti awọn fiimu akoso lori dada, diẹ pipe ati ki o ga iwuwo, tobi resistance idiyele gbigbe laarin awọn solusan, fa fifalẹ awọn itu ti awọn irin matrix ati ki o han dara ipata resistance.Bi iwọn otutu ti ojutu naa ba pọ si, resistance si gbigbe Rct dinku, oṣuwọn ifaseyin laarin awọn ions ninu ojutu n pọ si, ati iwọn ti itankale awọn ions ibinu ni iyara, nitorinaa awọn ọja ipata akọkọ tun ṣẹda lori dada ti awọn sobusitireti lati dada ti awọn irin sobusitireti.Fiimu passivating tinrin dinku awọn ohun-ini aabo ti sobusitireti naa.
Lori ọpọtọ.Nọmba 4 ṣe afihan awọn iṣipopada polarization agbara ti o ni agbara ti 2205 DSS ni awọn ojutu afọwọṣe ti o ni 100 g/L Cl – ati CO2 ti o kun ni awọn iwọn otutu pupọ.O le rii lati inu nọmba naa pe nigbati agbara ba wa ni ibiti o wa lati -0.4 si 0.9 V, awọn iyipo anode ni awọn iwọn otutu ti o yatọ ni awọn agbegbe passivation ti o han gbangba, ati agbara ipata ti ara ẹni jẹ nipa -0.7 si -0.5 V. Bi awọn iwuwo pọ si lọwọlọwọ to 100 μA/cm233 iha anode ni a maa n pe ni agbara pitting (Eb tabi Etra).Bi iwọn otutu ti n dide, aarin igba ayeraye dinku, agbara ipata ti ara ẹni dinku, iwuwo lọwọlọwọ ibajẹ duro lati pọ si, ati pe iyipo polarization yipada si isalẹ si apa ọtun, eyiti o tọka si pe fiimu ti a ṣẹda nipasẹ DSS 2205 ni ojutu simulated ti nṣiṣe lọwọ. aṣayan iṣẹ-ṣiṣe.akoonu ti 100 g/l Cl- ati CO2 ti o kun, nmu ifamọ si ipata pitting, ni irọrun bajẹ nipasẹ awọn ions ibinu, eyiti o yori si ibajẹ ti matrix irin ati idinku ninu resistance ipata.
O le rii lati Tabili 4 pe nigbati iwọn otutu ba dide lati 30 ° C si 45 ° C, agbara ti o baamu overpassivation dinku diẹ, ṣugbọn iwuwo lọwọlọwọ passivation ti iwọn ti o baamu pọ si ni pataki, ti o fihan pe aabo ti fiimu passivating labẹ iwọnyi. awọn ipo pọ si pẹlu iwọn otutu ti o pọ si.Nigbati iwọn otutu ba de 60 ° C, agbara pitting ti o baamu dinku ni pataki, ati pe aṣa yii yoo han diẹ sii bi iwọn otutu ti ga.O yẹ ki o ṣe akiyesi pe ni 75ºC tente oke lọwọlọwọ lọwọlọwọ yoo han ninu eeya naa, ti o nfihan niwaju ibajẹ pitting metastable lori dada ayẹwo.
Nitorina, pẹlu ilosoke ninu iwọn otutu ti ojutu, iye ti atẹgun ti a tuka ninu ojutu naa dinku, iye pH ti oju fiimu naa dinku, ati iduroṣinṣin ti fiimu ti o kọja.Ni afikun, iwọn otutu ti o ga julọ ti ojutu naa, iṣẹ ṣiṣe ti awọn ions ibinu ni ojutu ati pe o ga julọ ti ibajẹ si Layer fiimu dada ti sobusitireti.Awọn oxides ti a ṣẹda ninu Layer fiimu ni irọrun ṣubu ni pipa ati fesi pẹlu awọn cations ninu Layer fiimu lati dagba awọn agbo ogun ti o yanju, ti o pọ si iṣeeṣe ti pitting.Niwọn igba ti Layer fiimu ti a tunṣe jẹ alaimuṣinṣin, ipa aabo lori sobusitireti jẹ kekere, eyiti o mu ki ibajẹ ti sobusitireti irin naa pọ si.Awọn abajade ti idanwo agbara polarization ti o ni agbara ni ibamu pẹlu awọn abajade ti iwoye ikọlu.
Lori ọpọtọ.Olusin 5a fihan O ti tẹ fun 2205 DSS ni ojutu awoṣe ti o ni 100 g/L Cl- ati CO2 ti o kun.Awọn iwuwo lọwọlọwọ passivation bi iṣẹ kan ti akoko ti a gba lẹhin polarization ni orisirisi awọn iwọn otutu fun 1 h ni kan ti o pọju -300 mV (ojulumo si Ag/AgCl).O le rii pe aṣa iwuwo lọwọlọwọ passivation ti 2205 DSS ni agbara kanna ati awọn iwọn otutu ti o yatọ jẹ ipilẹ kanna, ati aṣa naa dinku ni diėdiė pẹlu akoko ati duro lati jẹ dan.Bi iwọn otutu ti n pọ si ni ilọsiwaju, iwuwo lọwọlọwọ passivation ti 2205 DSS pọ si, eyiti o ni ibamu pẹlu awọn abajade ti polarization, eyiti o tun tọka pe awọn abuda aabo ti Layer fiimu lori sobusitireti irin ti dinku pẹlu iwọn otutu ojutu ti o pọ si.
Awọn iyipo polarization ti o pọju ti 2205 DSS ni agbara iṣelọpọ fiimu kanna ati awọn iwọn otutu ti o yatọ.(a) iwuwo lọwọlọwọ dipo akoko, (b) Logarithm idagbasoke fiimu palolo.
Ṣe iwadii ibatan laarin iwuwo lọwọlọwọ passivation ati akoko ni awọn iwọn otutu ti o yatọ fun agbara iṣelọpọ fiimu kanna, bi o ṣe han ninu (1)34:
Nibo ni mo ti jẹ iwuwo lọwọlọwọ passivation ni agbara iṣelọpọ fiimu, A/cm2.A ni agbegbe ti elekiturodu ti n ṣiṣẹ, cm2.K ni ite ti tẹ ti o baamu si.t igba, s
Lori ọpọtọ.5b ṣe afihan logI ati awọn igun logt fun 2205 DSS ni awọn iwọn otutu oriṣiriṣi ni agbara iṣelọpọ fiimu kanna.Ni ibamu si awọn litireso data,35 nigbati awọn oke ila K = -1, fiimu Layer akoso lori dada ti awọn sobusitireti jẹ denser ati ki o ni o dara ipata resistance si awọn irin sobusitireti.Ati nigbati awọn oke ila gbooro K = -0,5, fiimu Layer akoso lori dada jẹ alaimuṣinṣin, ni ọpọlọpọ awọn kekere ihò ati ki o ni ko dara ipata resistance si awọn irin sobusitireti.A le rii pe ni 30 ° C, 45 ° C, 60 ° C, ati 75 ° C, ilana ti Layer fiimu naa yipada lati awọn pores ti o nipọn si awọn pores alaimuṣinṣin ni ibamu pẹlu oke laini ti a yan.Ni ibamu si Awoṣe abawọn Point (PDM) 36,37 o le rii pe agbara ti a lo lakoko idanwo naa ko ni ipa iwuwo lọwọlọwọ, o nfihan pe iwọn otutu taara ni ipa lori wiwọn iwuwo anode lọwọlọwọ lakoko idanwo, nitorinaa lọwọlọwọ pọ pẹlu iwọn otutu ti o pọ si.ojutu, ati iwuwo ti 2205 DSS pọ si, ati ipata resistance dinku.
Awọn ohun-ini semikondokito ti Layer fiimu tinrin ti a ṣẹda lori DSS ni ipa lori resistance ipata38, iru semikondokito ati iwuwo ti ngbe ti Layer fiimu tinrin ni ipa lori wo inu ati pitting ti tinrin fiimu Layer DSS39,40 nibiti agbara C ati E ti Layer fiimu tinrin ti o pọju ni itẹlọrun ibatan MS, idiyele aaye ti semikondokito jẹ iṣiro ni ọna atẹle:
Ninu agbekalẹ, ε jẹ iyọọda ti fiimu ti o kọja ni iwọn otutu yara, dọgba si 1230, ε0 jẹ iyọọda igbale, dogba si 8.85 × 10-14 F / cm, E jẹ idiyele keji (1.602 × 10-19 C). ;ND jẹ iwuwo ti n-type semikondokito awọn oluranlọwọ, cm–3, NA jẹ iwuwo olugba ti p-type semikondokito, cm–3, EFB jẹ agbara alapin, V, K jẹ igbagbogbo Boltzmann, 1.38 × 10–3 .23 J/K, T – iwọn otutu, K.
Ite ati idalọwọduro laini ti o ni ibamu ni a le ṣe iṣiro nipasẹ jijẹ ipinya laini si iwọn MS ti a ṣewọn, ifọkansi ti a lo (ND), ifọkansi ti a gba (NA), ati agbara ẹgbẹ alapin (Efb)42.
Lori ọpọtọ.6 fihan Mott-Schottky tẹ ti awọn dada Layer ti a 2205 DSS film akoso ni a kikopa ojutu ti o ni awọn 100 g / l Cl- ati po lopolopo pẹlu CO2 ni kan ti o pọju (-300 mV) fun 1 wakati.A le rii pe gbogbo awọn fẹlẹfẹlẹ fiimu tinrin ti a ṣẹda ni awọn iwọn otutu oriṣiriṣi ni awọn abuda ti n + p-type bipolar semiconductors.N-type semikondokito ni ojutu anion selectivity, eyi ti o le se alagbara, irin cations lati tan kaakiri sinu ojutu nipasẹ passivation film, nigba ti p-type semikondokito ni o ni cation selectivity, eyi ti o le se awọn corrosive anions ni ojutu lati passivation crossings Fiimu naa wa. jade lori dada ti awọn sobusitireti 26.O tun le rii pe iyipada didan wa laarin awọn iyipo ibamu mejeeji, fiimu naa wa ni ipo ẹgbẹ alapin, ati pe o pọju ẹgbẹ alapin Efb le ṣee lo lati pinnu ipo ti ẹgbẹ agbara ti semikondokito ati ṣe iṣiro elekitirokemika rẹ iduroṣinṣin43..
Ni ibamu si awọn abajade ibamu ti tẹ MC ti o han ni Tabili 5, ifọkansi ti njade (ND) ati ifọkansi gbigba (NA) ati agbara ẹgbẹ alapin Efb 44 ti aṣẹ titobi kanna ni iṣiro.Awọn iwuwo ti awọn loo ti ngbe lọwọlọwọ o kun characterizes ojuami abawọn ninu awọn aaye idiyele Layer ati awọn pitting o pọju ti awọn passivating fiimu.Idojukọ ti o ga julọ ti agbẹru ti a lo, rọrun ti Layer fiimu fifọ ati pe iṣeeṣe ti ipata sobusitireti45 ga.Ni afikun, pẹlu ilosoke mimu ni iwọn otutu ti ojutu, ifọkansi ND emitter ninu Layer fiimu pọ si lati 5.273 × 1020 cm-3 si 1.772 × 1022 cm-3, ati ifọkansi ogun NA pọ si lati 4.972 × 1021 si 4.592 ×1023.cm – bi o han ni ọpọtọ.3, agbara ẹgbẹ alapin pọ si lati 0.021 V si 0.753 V, nọmba awọn ti ngbe inu ojutu pọ si, iṣesi laarin awọn ions ninu ojutu n pọ si, ati iduroṣinṣin ti Layer fiimu dinku.Bi iwọn otutu ti ojutu naa ṣe n pọ si, iye to peye ti ite ti laini isunmọ, ti iwuwo ti awọn gbigbe ni ojutu, iwọn ti itankale ga julọ laarin awọn ions, ati pe nọmba awọn aye ion pọ si lori dada ti fiimu Layer., nitorina idinku irin sobusitireti, iduroṣinṣin ati ipata resistance 46,47.
Ipilẹ kemikali ti fiimu naa ni ipa pataki lori iduroṣinṣin ti awọn cations irin ati iṣẹ ti awọn semikondokito, ati iyipada ninu iwọn otutu ni ipa pataki lori dida fiimu irin alagbara.Lori ọpọtọ.Nọmba 7 ṣe afihan iwoye XPS ni kikun ti Layer dada ti fiimu 2205 DSS kan ninu ojutu afọwọṣe ti o ni 100 g/L Cl – ati CO2 ti o kun.Awọn eroja akọkọ ninu awọn fiimu ti a ṣẹda nipasẹ awọn eerun ni awọn iwọn otutu ti o yatọ jẹ ipilẹ kanna, ati awọn ẹya akọkọ ti awọn fiimu jẹ Fe, Cr, Ni, Mo, O, N, ati C. Nitorina, awọn eroja akọkọ ti Layer fiimu jẹ Fe. , Cr, Ni, Mo, O, N ati C. Apoti pẹlu Cr oxides, Fe oxides ati hydroxides ati kekere iye ti Ni ati Mo oxides.
Full XPS 2205 DSS spectra ya ni orisirisi awọn iwọn otutu.(a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C.
Apapọ akọkọ ti fiimu naa ni ibatan si awọn ohun-ini thermodynamic ti awọn agbo ogun ninu fiimu passivating.Ni ibamu si agbara abuda ti awọn eroja akọkọ ni Layer fiimu, ti a fun ni tabili.6, o le rii pe awọn oke ti o ga julọ ti iwa ti Cr2p3 / 2 ti pin si irin Cr0 (573.7 ± 0.2 eV), Cr2O3 (574.5 ± 0.3 eV), ati Cr (OH) 3 (575.4 ± 0. 1 eV) bi ti o han ni Nọmba 8a, ninu eyiti ohun elo afẹfẹ ti a ṣẹda nipasẹ ipin Cr jẹ paati akọkọ ninu fiimu naa, eyiti o ṣe ipa pataki ninu resistance ipata ti fiimu naa ati iṣẹ ṣiṣe elekitirokemika rẹ.Kikankikan ojulumo ti Cr2O3 ni ipele fiimu jẹ ti o ga ju ti Cr(OH) 3.Bibẹẹkọ, bi iwọn otutu ojutu ti o lagbara ti n pọ si, tente ibatan ibatan ti Cr2O3 di irẹwẹsi, lakoko ti ibatan ibatan ti Cr (OH) 3 maa n pọ si, eyiti o tọka si iyipada ti o han ti Cr3 + akọkọ ni ipele fiimu lati Cr2O3 si Cr (OH) 3, ati iwọn otutu ti ojutu naa pọ si.
Agbara abuda ti awọn oke giga ti irisi abuda ti Fe2p3/2 ni akọkọ ni awọn oke mẹrin ti ipo ti fadaka Fe0 (706.4 ± 0.2 eV), Fe3O4 (707.5 ± 0.2 eV), FeO (709.5 ± 0.1 eV) ati FeOO1H (713). eV) ± 0.3 eV), bi o ṣe han ni aworan 8b, Fe wa ni akọkọ ninu fiimu ti a ṣe ni irisi Fe2 + ati Fe3 +.Fe2 + lati FeO jẹ gaba lori Fe (II) ni awọn oke agbara abuda kekere, lakoko ti awọn agbo ogun Fe3O4 ati Fe (III) FeOOH jẹ gaba lori ni awọn oke agbara abuda ti o ga julọ48,49.Kikan ojulumo ti oke Fe3 + ga ju ti Fe2 + lọ, ṣugbọn kikankikan ojulumo ti tente oke Fe3 + dinku pẹlu jijẹ iwọn otutu ojutu, ati kikankikan ibatan ti oke Fe2 + n pọ si, ti o nfihan iyipada ninu nkan akọkọ ninu Layer fiimu lati Fe3+ si Fe2+ lati mu iwọn otutu ti ojutu naa pọ si.
Awọn ga ju spectral ti iwa ti Mo3d5/2 ni akọkọ ni awọn ipo tente oke meji Mo3d5/2 ati Mo3d3/243.50, lakoko ti Mo3d5/2 pẹlu ti fadaka Mo (227.5 ± 0.3 eV), Mo4+ (228.9 ± 0.2 eV) ati Mo6+ (229.3 ± eV) ), nigba ti Mo3d3 / 2 tun ni awọn ti fadaka Mo (230.4 ± 0.1 eV), Mo4 + (231.5 ± 0.2 eV) ati Mo6 + (232, 8 ± 0.1 eV) bi o han ni Figure 8c, ki awọn eroja Mo wa ninu awọn lori mẹta valence. ipinle ti fiimu Layer.Awọn agbara abuda ti awọn tente oke iwoye abuda ti Ni2p3/2 ni Ni0 (852.4 ± 0.2 eV) ati NiO (854.1 ± 0.2 eV), bi a ṣe han ni 8g ni atele.Awọn ti iwa N1s tente oke oriširiši N (399.6 ± 0.3 eV), bi o han ni olusin. 8d.Abuda O1s to ga ju ni O2- (529.7 ± 0.2 eV), OH- (531.2 ± 0.2 eV) ati H2O (531.8 ± 0.3 eV), bi o han ni Ọpọtọ. Awọn ifilelẹ ti awọn irinše ti fiimu Layer jẹ (OH- ati O2 -) , eyi ti o wa ni o kun lo fun ifoyina tabi hydrogen ifoyina ti Cr ati Fe ni fiimu Layer.Kikankikan ojulumo ti OH- pọsi ni pataki bi iwọn otutu ti pọ si lati 30°C si 75°C.Nitorinaa, pẹlu iwọn otutu ti o pọ si, akopọ ohun elo akọkọ ti O2- ninu Layer fiimu yipada lati O2- si OH- ati O2-.
Lori ọpọtọ.Nọmba 9 ṣe afihan mofoloji dada airi ti apẹẹrẹ 2205 DSS lẹhin polarization agbara agbara ni ojutu awoṣe ti o ni 100 g/L Cl- ati CO2 ti o kun.O le rii pe lori dada ti awọn ayẹwo polarized ni awọn iwọn otutu ti o yatọ, awọn pits ibajẹ ti awọn iwọn oriṣiriṣi wa, eyi waye ni ojutu kan ti awọn ions ibinu, ati pẹlu ilosoke ninu iwọn otutu ti ojutu, ibajẹ to ṣe pataki diẹ sii waye lori dada ti awọn ayẹwo.sobusitireti.Nọmba awọn ọfin pitting fun agbegbe ẹyọkan ati ijinle awọn ile-iṣẹ ipata pọ si.
Ipaba ekoro ti 2205 DSS ni awoṣe awọn ojutu ti o ni awọn 100 g/l Cl- ati po lopolopo CO2 ni orisirisi awọn iwọn otutu (a) 30°C, (b) 45°C, (c) 60°C, (d) 75°C c.
Nitorinaa, ilosoke ninu iwọn otutu yoo mu iṣẹ ṣiṣe ti paati kọọkan ti DSS pọ si, bii iṣẹ ṣiṣe ti awọn ions ibinu ni agbegbe ibinu, nfa iwọn kan ti ibajẹ si dada ayẹwo, eyiti yoo mu iṣẹ ṣiṣe pitting pọ si., ati awọn Ibiyi ti ipata pits yoo pọ.Oṣuwọn ti iṣelọpọ ọja yoo pọ si ati idiwọ ipata ti ohun elo yoo dinku51,52,53,54,55.
Lori ọpọtọ.10 ṣe afihan mofoloji ati ijinle pitting ti apẹẹrẹ 2205 DSS kan ti o ni polariized pẹlu ijinle giga giga ti aaye maikirosikopu oni nọmba opiti.Lati ọpọtọ.10a fihan pe awọn ọfin ipata kekere tun farahan ni ayika awọn ọfin nla, ti o nfihan pe fiimu ti o kọja lori dada ayẹwo ti parẹ ni apakan pẹlu dida awọn pits ipata ni iwuwo lọwọlọwọ ti a fun, ati pe ijinle pitting ti o pọju jẹ 12.9 µm.bi o han ni Figure 10b.
DSS ṣe afihan resistance ipata ti o dara julọ, idi akọkọ ni pe fiimu ti a ṣẹda lori dada ti irin naa ni aabo daradara ni ojutu, Mott-Schottky, ni ibamu si awọn abajade XPS ti o wa loke ati awọn iwe ti o jọmọ 13,56,57,58, fiimu naa ni akọkọ. koja nipasẹ awọn wọnyi Eyi ni ilana ti ifoyina ti Fe ati Cr.
Fe2 + ni imurasilẹ tu ati ṣafẹri ni wiwo 53 laarin fiimu ati ojutu, ati ilana ifaseyin cathodic jẹ bi atẹle:
Ni ipo ibajẹ, fiimu igbekalẹ meji-Layer ti wa ni akoso, eyiti o ni akọkọ ti inu inu ti irin ati awọn oxides chromium ati Layer hydroxide lode, ati awọn ions nigbagbogbo dagba ninu awọn pores ti fiimu naa.Ipilẹ kemikali ti fiimu passivating jẹ ibatan si awọn ohun-ini semikondokito rẹ, gẹgẹ bi a ti jẹri nipasẹ ọna Mott-Schottky, ti o nfihan pe akopọ ti fiimu passivating jẹ iru n + p ati pe o ni awọn abuda bipolar.Awọn abajade XPS fihan pe Layer ita ti fiimu passivating jẹ nipataki ti awọn ohun elo Fe oxides ati awọn hydroxides ti n ṣafihan awọn ohun-ini semikondokito iru n, ati pe Layer ti inu jẹ akọkọ ti Cr oxides ati awọn hydroxides ti n ṣafihan awọn ohun-ini semikondokito iru p.
2205 DSS ni resistivity giga nitori akoonu Cr17.54 ti o ga ati ṣafihan awọn iwọn oriṣiriṣi ti pitting nitori ibajẹ galvanic microscopic55 laarin awọn ẹya ile oloke meji.Pitting ibajẹ jẹ ọkan ninu awọn iru ipata ti o wọpọ julọ ni DSS, ati iwọn otutu jẹ ọkan ninu awọn ifosiwewe pataki ti o ni ipa ihuwasi ti ipata pitting ati pe o ni ipa lori thermodynamic ati awọn ilana kainetik ti DSS reaction60,61.Ni deede, ni ojutu ti a ṣe afiwe pẹlu ifọkansi giga ti Cl- ati CO2 ti o kun, iwọn otutu tun ni ipa lori dida pitting ati ibẹrẹ ti awọn dojuijako lakoko fifọ ipata wahala labẹ fifọ ipata wahala, ati iwọn otutu to ṣe pataki ti pitting ti pinnu lati ṣe iṣiro. awọn ipata resistance.DSS.Ohun elo naa, eyiti o ṣe afihan ifamọ ti matrix irin si iwọn otutu, ni igbagbogbo lo bi itọkasi pataki ni yiyan ohun elo ni awọn ohun elo ẹrọ.Iwọn otutu pitting to ṣe pataki ti 2205 DSS ninu ojutu afarawe jẹ 66.9°C, eyiti o jẹ 25.6°C ti o ga ju ti Super 13Cr alagbara irin pẹlu 3.5% NaCl, ṣugbọn ijinle pitting ti o pọju de 12.9 µm62.Awọn abajade elekitirokemika siwaju sii jẹrisi pe awọn agbegbe petele ti igun alakoso ati igbohunsafẹfẹ dín pẹlu iwọn otutu ti o pọ si, ati bi igun alakoso dinku lati 79° si 58°, iye |Z|n dinku lati 1.26×104 si 1.58×103 Ω cm2.resistance gbigbe idiyele Rct dinku lati 2.958 1014 si 2.541 103 Ω cm2, ojutu ojutu Rs dinku lati 2.953 si 2.469 Ω cm2, resistance film Rf dinku lati 5.430 10-4 cm2 si 1.147 10-3 cm2.Iṣeduro ti ojutu ibinu n pọ si, iduroṣinṣin ti ipele fiimu matrix irin ti o dinku, o tuka ati awọn dojuijako ni irọrun.Iwọn iwuwo lọwọlọwọ ti ara ẹni pọ si lati 1.482 si 2.893 × 10-6 A cm-2, ati agbara ipata ara ẹni dinku lati -0.532 si -0.621V.O le rii pe iyipada ni iwọn otutu yoo ni ipa lori iduroṣinṣin ati iwuwo ti Layer fiimu naa.
Ni ilodi si, ifọkansi giga ti Cl- ati ojutu ti o kun fun CO2 maa n pọ si agbara adsorption ti Cl- lori oju fiimu ti o kọja pẹlu iwọn otutu ti o pọ si, iduroṣinṣin ti fiimu passivation di riru, ati ipa aabo lori sobusitireti di alailagbara ati ifaragba si pitting n pọ si.Ni idi eyi, iṣẹ-ṣiṣe ti awọn ions corrosive ninu ojutu pọ si, akoonu atẹgun ti dinku, ati fiimu ti o wa ni oju-iwe ti awọn ohun elo ti o bajẹ jẹ soro lati yarayara pada, eyi ti o ṣẹda awọn ipo ti o dara julọ fun ipolowo siwaju sii ti awọn ions ibajẹ lori oju.Idinku ohun elo63.Robinson et al.[64] fihan pe pẹlu ilosoke ninu iwọn otutu ti ojutu, iwọn idagba ti awọn pits nyara, ati iwọn ti itankale awọn ions ninu ojutu tun pọ si.Nigbati iwọn otutu ba ga si 65 °C, itusilẹ ti atẹgun ninu ojutu ti o ni Cl-ions fa fifalẹ ilana ifaseyin cathodic, oṣuwọn pitting dinku.Han20 ṣe iwadii ipa ti iwọn otutu lori ihuwasi ipata ti irin alagbara 2205 duplex ni agbegbe CO2 kan.Awọn abajade fihan pe ilosoke ninu iwọn otutu pọ si iye awọn ọja ipata ati agbegbe ti awọn cavities isunki lori oju ohun elo naa.Bakanna, nigbati iwọn otutu ba ga soke si 150 ° C, fiimu oxide ti o wa lori ilẹ fọ, ati iwuwo ti awọn craters jẹ ti o ga julọ.Lu4 ṣe iwadii ipa ti iwọn otutu lori ihuwasi ibajẹ ti 2205 irin alagbara, irin duplex lati passivation si imuṣiṣẹ ni agbegbe geothermal ti o ni CO2 ninu.Awọn abajade wọn fihan pe ni iwọn otutu idanwo ti o wa ni isalẹ 150 °C, fiimu ti o ṣẹda ni ẹya amorphous ti iwa, ati wiwo inu inu ni Layer ọlọrọ nickel, ati ni iwọn otutu ti 300 °C, ọja ibajẹ ti o ni abajade ni eto nanoscale kan. .-polycrystalline FeCr2O4, CroOOH ati NiFe2O4.
Lori ọpọtọ.11 jẹ aworan atọka ti ipata ati ilana iṣelọpọ fiimu ti 2205 DSS.Ṣaaju lilo, 2205 DSS ṣe fiimu ti o kọja ni oju-aye.Lẹhin ti o baptisi ni agbegbe ti o ṣe afiwe ojutu kan ti o ni awọn solusan pẹlu akoonu giga ti Cl- ati CO2, dada rẹ ni iyara yika nipasẹ ọpọlọpọ awọn ions ibinu (Cl-, CO32-, bbl).).J. Banas 65 wa si ipari pe ni agbegbe nibiti CO2 wa ni akoko kanna, iduroṣinṣin ti fiimu ti o kọja lori oju ohun elo naa yoo dinku pẹlu akoko, ati pe carbonic acid ti a ṣẹda n duro lati mu iṣesi ti awọn ions pọ si ni passivating. Layer.fiimu ati isare ti itu ti ions ni a passivating film.passivating film.Nitorinaa, Layer fiimu lori dada ayẹwo wa ni ipele iwọntunwọnsi ti o ni agbara ti itu ati isọdọtun66, Cl-din dinku oṣuwọn idasile ti Layer fiimu dada, ati awọn ọfin pitting kekere han lori agbegbe isunmọ ti dada fiimu, bi han ni Figure 3. Show.Gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 11a ati b, awọn ọfin ipata ti ko ni iduroṣinṣin han ni akoko kanna.Bi iwọn otutu ṣe ga soke, iṣẹ-ṣiṣe ti awọn ions ipata ni ojutu lori ipele fiimu naa pọ si, ati ijinle awọn ọfin riru kekere yoo pọ si titi ti fiimu naa yoo fi wọ inu patapata nipasẹ ọkan ti o han, bi o ti han ni Nọmba 11c.Pẹlu ilosoke siwaju ninu iwọn otutu ti alabọde itu, akoonu ti CO2 tituka ninu ojutu n yara, eyiti o yori si idinku ninu iye pH ti ojutu naa, ilosoke ninu iwuwo ti awọn ọfin ipata ti ko ni iduroṣinṣin ti o kere julọ lori dada SPP. , Awọn ijinle ti awọn ni ibẹrẹ ipata pits gbooro ati ki o deepens, ati passivating fiimu lori awọn ayẹwo dada Bi awọn sisanra dinku, awọn passivating fiimu di diẹ prone to pitting bi o han ni Figure 11d.Ati awọn abajade elekitirokemika ni afikun ti jẹrisi pe iyipada ninu iwọn otutu ni ipa kan lori iduroṣinṣin ati iwuwo ti fiimu naa.Nitorinaa, o le rii pe ipata ninu awọn solusan ti o kun pẹlu CO2 ti o ni awọn ifọkansi giga ti Cl- jẹ iyatọ pataki si ipata ninu awọn ojutu ti o ni awọn ifọkansi kekere ti Cl-67,68.
Ilana ibajẹ 2205 DSS pẹlu dida ati iparun ti fiimu tuntun kan.(a) Ilana 1, (b) Ilana 2, (c) Ilana 3, (d) Ilana 4.
Iwọn otutu pitting to ṣe pataki ti 2205 DSS ni ojutu afọwọṣe ti o ni 100 g/l Cl – ati CO2 ti o kun jẹ 66.9 ℃, ati pe ijinle pitting ti o pọju jẹ 12.9 µm, eyiti o dinku resistance ipata ti 2205 DSS ati mu ifamọ si pitting.iwọn otutu ilosoke.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹta-16-2023