Наукові статті

Дослідження нанокорозії

дослідження корозії

Головний дослідник Sandia National Laboratories Katherine Jungjohann.
Джерело: Sandia National Laboratories / Randy Montoya

Дослідники з Національної лабораторії Сандиа, Центру інтегрованих нанотехнологій Міністерства енергетики і Дослідницького центру Aramco у Бостоні виявили, що певна форма нанорозмірної корозії  викликає непередбачуване скорочення терміну служби сталевих труб.

Корозія сталевих труб, які використовуються в різних інфраструктурних областях і енергетиці, є дуже дорогою проблемою.

Дослідники виявили, що міжфазне порушення в атомній структурі цих потрійних з’єднань полегшує корозійному розчину видалення атомів заліза уздовж межі розділу. Результати їх досліджень були нещодавно опубліковані в журналі Nature’s Materials Degradation.

Дослідники визначили, що корозійний процес припинявся, коли потрійний контакт поглинався, але проміжок, що залишався після поглинання вузла, дозволяв роз’їдаючому розчину атакувати внутрішню частину сталі.

Старший науковий співробітник Aramco Стівен Хейден сказав, що це було одне з перших спостережень нанорозмірної корозії вуглецевої сталі в реальному часі.

Ця дослідницька робота стала основою для створення моделей, що більше точно імітують корозійні зміни трубних сталей.

корозія

Електронний мікроскоп Sandia National Laboratories  допоміг створити карту фазової рівноваги, що показує області, де корозія сталі спостерігалася на сформованому потрійному з’єднанні, де одне зерно цементита прилягає до двох зерен фериту.

Джерело: Sandia National Laboratories.

Наприклад, щоб імітувати хімічну дію на труби в польових умовах, в Сандії тонкі зразки піддавалися дії різних хімічних речовин, що транспортуються через нафтопроводи.

Дослідники поміщали зразки сталей у вакуум і використали електронний мікроскоп, що просвічує, щоб створювати карти типів сталевих зерен і їх орієнтації. Карти мали роздільну здатність близько 6 нм.

Порівнюючи ці карти до і після дії агресивних речовин, дослідники змогли ідентифікувати першу фазу ініціалізації процесу руйнування зразків.

Вони, по суті, визначили найслабкішу ланку у внутрішній мікроструктурі. Аналізований зразок вважався низьковуглецевою сталлю, але в нім були відносно високовуглецеві включення цементита, які і стали місцями локальних корозійних дій.

Дослідники вважають, що злокалізована корозія відрізняється від рівномірної корозії. Остання зустрічається в об’ємному виді і дуже передбачувана.

Перша невидима, створюючи шлях, спостережуваний тільки в його кінцевій точці і збільшуючи об’ємну швидкість корозії, значно полегшує поширення корозії.

Краще розуміння механізмів, за допомогою яких корозія ініціює і прогресує на цих структурах у сталі, стане ключем до зниження втрат, пов’язаних з корозією.

Робота фінансувалася частково програмою наукових досліджень і розробок Sandia.

Центр Інтегрованих Нанотехнологій – установа  Міністерства науки, керована національними лабораторіями Sandia і Los Alamos для науковців університетів, промисловості і інших національних лабораторій.

Автор: Девід Вагман
Джерело: Researchers pinpoint root cause of steel pipe corrosion