Giriş: Korozyonun Gizliliği

Her yıl, korozyon küresel ekonomiyi tahmin edilen 2.5 trilyon dolar - mevcut araçlar arasında kritik ihtiyaç olduğunu varsayar.Geçmiş köprülerde, deniz petrol platformları veya kimyasal işleme tesisleri, korozyondan sorumlu özel bileşikleri tanımlamak, mühendislerin hedefli tedavilere yönelik ilk adımdır, gelecekteki zararları tahmin etmek ve pahalı varlıkların ömrünü uzatmak için.

Tam korozyon ürünlerini anlamak - goethite, lepidocrocite veya akaganeite gibi - sık sık saldırıya neden olan çevresel koşulları işaretleyin: yüksek nem, klorür maruziyeti veya asit atmosferi.Bu bilgi olmadan, remediasyon çabaları yanlış yönlendirilebilir, zaman ve para.Bu makale XRD'nin nasıl çalıştığını ve daha geniş bir koşul-tavreasyon stratejisine nasıl uydurduğunu araştırıyor.

X-ray Diffraction'ın Arkasındaki Bilim

XRD kristal lattice'deki atomların elektronları tarafından açıklanan bir monoktromatik X-ışın bir kirişi, kristal lattice arasındaki farkın sadece dalga dalga dalga dalga dalga geçmenin bir iki katı olduğu konusunda ortaya çıktığı prensibine dayanmaktadır.

[0] = 2 kişi ⁇

).

İşte, )[Dönetici], tam anlamıyla, ) ⁇ [Dönderlik, x-ray dalga, 03/01/2012)[Döneticileri, her bir üst düzeye çıkar.[Dönetici) ve genel bir tayfağa sahip bir dizi fikre sahiptir.

Tanımlama, her aşamadaki göreceli miktarlara karşı gözlemlenen desenleri karşılaştırarak yapılır.Bu işlem, farklı oksitlerin ve hidroxitler katmanlarının zaman içinde inşa ettiği gerçek dünya örnekleri için XRD idealini yapar.

Kristallik Nedenleri

XRD sadece kristal aşamaları tespit eder. Amorphous, kötü sipariş edilen malzemeler - bazı ilk korozyon filmleri veya jeller gibi - tümünde geniş, zayıf desenler veya hiçbir difraksiyon üretemez. Bu her iki sınırlama ve bir avantajdır: iyi bilgilendirici, yapısal bütünlüğüne uzun vadeli bir etkiye sahip istikrarlı korozyon ürünleri analiz eder.

Ortak korozyon Ürünleri ve XRD İmzaları

Demir ve çelikin korozyonu, renkli, morfoloji ve elektrokimyasal davranışlarda değişiklik gösteren demir oksit ve hidroxitler bir aile verir. XRD onları yüksek güvenle ayırt edebilir.

Demir Çimentoları ve Hidroksitler

  • [FONT:0)Goethite ( ⁇ FeOOH)) - Ortak bir pas bileşeni, genellikle ıslak, aerated koşullarda oluşturulur. karakteristik zirveleri ~ 21° 2 ⁇ (Cu Kα) görünür ve genellikle en istikrarlı fazdır.
  • [FONT:0)Lepidocrocite ( ⁇ FeOOH)[[Dönetici: 1))[değiştir | kaynağı değiştirmiş ıslak yataklı döngüler ile çevrelerde Formlar.
  • [FONT:0)Akaganeite ( ⁇ FeOOH)) - deniz atmosferi veya tuz maruziyeti gibi klorür zengin ortamlarla ilişkili olarak, klorür masyona ihtiyaç duyar.
  • [FONT:0)Hematite ( ⁇ Fe2O3)) - Daha yüksek sıcaklıklarda veya uzun sürelerde bulunan stabil oksit. genellikle kırmızı renkte bir yüzey tabakası olarak görünür.
  • [0]Magnetite (Fe3O4)) – pas tabakalarının altında veya düşük oksijenli koşullarda biçim verebilecek siyah, manyetik oksit.
  • [FONT:0)Maghemite ( ⁇ Fe2O3)) – Magnetiteye benzer ama daha oksitlenmiş; genellikle atmosferde bir pas bulunur.

Diğer Metal Korozyon Ürünleri

  • [FONT:0) bakır alaşımlarının hamorları: Cu2O (cuprite), CuO (tenorite), ve Cu2 (OH)3Cl (atacamite, özellikle deniz ortamlarında).
  • [FONT:0) DÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ
  • [FONT=0)Zinc ve çelik: ZnO (zincite), Zn(OH)2, Zn5 (OH)8Cl2|H2O (simonkolleite) - klorür-ing aşamaları beyaz pas için uygunsuzluk gösterir.

Potansiyel olarak tehlikeli aşamaları tespit etme yeteneği - klor veya sulfates içerenler gibi - bakım ekipleri temizlik prosedürlerini ayarlamak için harekete geçebilir, inhibitörleri uygular veya işletim koşullarını değiştirir.

XRD Analizi Uygulamada İş Akışı

XRD'yi kullanarak tipik bir korozyon analizi yapısal bir dizi takip eder:

1. Örnek Koleksiyon

Korozyon ürünleri dikkatlice kazınır, fırçalanır veya metal yüzeyinden kaldırılır. Bakım, örneğin temel metal veya çevresel yıkım ile kirlenmeden kaçınmak için alınır. Bazı durumlarda, küçük bir kupon laboratuvar analizi için kesilir.

2. Instrument Build

Ortak laboratuvar diffractometreleri bakır X-ray tüpü (Cu Kα, ⁇ =1.5406 Å) Tozlu örnek, goniometre üzerinde monte edilir. Veriler genellikle 5° ila 80° veya 90 ° arasında toplanır, iyi sinyal alma oranları elde etmek için yeterli zaman alır (çok sayıda dakika boyunca tarama).

3. Veri Yorumlama

Yazılım arka planını çıkarır, zirveleri tanımlar ve veritabanını ararlar. Sonuçlar, sadece bir çelik köprünün eğimi üzerinde bulunursa, yüzeyin yüksek sıcaklıkla değerlendirilmesini önerebilir.

4. Raporlama ve Eylem

Son rapor, bazı aşamaların listesini, yaklaşık bol miktarda ve önemli özellikleri içerir (örneğin, yüksek reaktivite mühendisleri ile ilişkili olan yüksek zirveler için geniş zirveler).Bu bilgiyi uygun kaplamalar, inhibitörler veya yedek programlar için kullanır. ASTM standard uygulamaları - likeFLT:0).

Endüstriyel Uygulamalar: Korozyon Yönetiminde Vaka Çalışmaları

XRD, korozyon başarısızlıklarının ciddi güvenlik ve ekonomik cezalar taşıdığının sektörlerde bir iş haline geldi.

Petrol ve Gaz Boruları

Bu fazları tanımlamak, hidrojen kaynaklı çatlakların olasılığını tahmin eder ve kimyasal klorür içeriği ile toprağa gömülü boru hatlarının belirlenmesi, sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kullanılan boru hatlarının XRD analizlerini azaltıp, korozyon testlerinin azaltıldığını bildirdi.

Deniz Yapıları ve Gemi Hulls

Açık deniz akrep atmosferi karmaşık korozyon ürün katmanları oluşturur. XRD gemi hull pas profilleri genellikle goethite, lepidocrocite ve birkagane. Bu aşamaların oranı klor kirliliği ile ilişkili. -birkaganeitenin dağılımını haritalayarak - pas tabakanın altında devam eden iki hidroxidesin - bazı durumlarda, XRD'nin değerli kaplamalarını uygular.

Sivil Altyapı: Köprüler ve Tarihi Yapılar

Havalimanları koruyucu bir patinaya güveniyor. XRD patina istenen aşamalardan (en azından invazif) ziyade, klorürlerin korozyon tabakalarında daha sık sık sık sık sık sık yapısal bozulmayı gösterir.

Sınırlamalar ve Tamamlayıcı Teknikler için Gerekli

Güçlü yönlerine rağmen, XRD tam bir korozyon resmi sağlamaz. En önemli sınırlama, metal yüzeyi açığa çıkarmadan önce insensitivitedir.İlk korozyon ürünleri genellikle son derece ince, bozuk filmler olarak şekillendirir; bunlar keskin difraksiyon zirveleri üretemez.

Bu boşlukların üstesinden gelmek için, korozyon analistleri rutin olarak diğer yöntemlerle XRD'yi birleştirir:

  • [FONT:0) Enerji-Dispersive Spectroskopu (SEM-EDS): ), fikreasyon ve yüksek teknoloji görüntülemesini sağlar. SEM-EDS klorür-rich ceplerini bulabilir ve bir tabakanın sürekli veya çatlaklar olup olmadığını ortaya çıkarabilir.
  • [FONT=0)Raman Spectroskopu: [Dönetici ve morför fazları; özellikle demir oksitlere ve hidroxideslere karşı hassastır. XRD sinyalleri zayıf olduğunda bile lepidokrosi tespit edebilir.
  • [FONT=0)X-ray Photoelectron Spectroskopu (XPS): [Dönetici: 1) Analyzes en üst atom tabakaları (~10 nm), kimyasal devletler ve pasif film kompozisyonu hakkında bilgi verir.
  • [FONT:0)Electrokimyasal Yöntemler:[Döntgen:[Dönetici:0) Potentiodynamic polarizasyon ve elektrokimyasal emoskopi spektroskopi (EIS) oksit tabakalarının korozyon oranları ve koruyuculuğunu değerlendirmektedir; XRD tarafından gerçek korozyon davranışlarıyla belirlenen aşamalara yardımcı olurlar.

Tandem'deki bu araçları kullanarak, bir tesis, bir korozyon probleminin çok boyutlu bir anlayış yaratabilir. Örneğin, XRD, magnetite ve hematite varlığını gösterebilirken, SEM-EDS klor zenginliğini tahıl sınırlarında ortaya çıkarırken - XRD'nin yalnız özlediği çok boyutlu bir saldırı öncüleri ortaya çıkarabilir.

Güvenilir XRD Korozyon Ürünleri Analizi için En İyi Uygulamalar

anlamlı, tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için, bu yönergeleri takip edin:

  • [FONT:0)Representative sample:[Dönetici:[Dönetici:0) Birçok yerden toplanmıştır, özellikle de açık saldırı ve ses metalinden karşılaştırma için.Bir tek hurda büyük bir yapıda önemli varyasyonu kaçırabilir.
  • [FONT:0)Mini ingasyona dikkat edin:[Döntgen:[Döntme:0)[Dönlenme:[Dönlendirme:[Dönlendirme:[Dönlendirme:[Dönlendirme:)) Yeraltısu ile korozyon ürünlerini karıştırmayın, boya kalıntıları veya metalik filingler. ekstra demir aşamalarını tanıtmayın.
  • [FONT:0) Örnek miktar:[Dönetici:[Dönetici:0)İyi bir sinyal için, en az 100-200 mg toz tercih edilir. Sadece dakika miktarlar mevcutsa, sıfır- ⁇ örnek sahipleri veya mikro-XRD sistemleri kullanın.
  • [FONT=0) Uygun standartlar kullanın:[Dönetici:[Dönetici:0) Kalibrate, analizden önce silikon veya korundum standardına sahip diffractometreyi bir standart (örneğin, Al2O3).
  • [FONT:0)Report belirsizlik:[Dönetici:[Dönetici:0) XRD ölçümleme, en iyi ihtimalle yarık karışımlar için, sabit tepeler ile kompleks karışımlar için. Devlet algılama sınırları ve küçük fazların olası varlığı.
  • [FONT:0) Standart yöntemleri takip edin: [Dönetici:0) [Döneticilerin Belirlenmesi) veya ISO 16962, bir yenidenrodnatif çerçeve sağlar.

Future: Portre ve In-Situ XRD

Geleneksel laboratuvar XRD, korozyon örnekleri kaldırmadan yerinde analiz edilmesi gerektiği konusunda sınırlı değere sahiptir. Son gelişmeler taşınabilir tezgahlar ve manuel XRD sistemleri doğrudan depolama tankları, köprü piers veya gemi kuru iskeleleri ile ilgili olarak, bu araçlar, laboratuar modellerinden biraz daha düşük çözünürlük sunarken, dakikalar içinde büyük korozyon aşamalarını tespit edebilmektedir.

Bir diğer ortaya çıkan trend, gerçek zamanlı olarak, XRD örneklerini sürekli olarak kontrol ederken, rutin korozyon izlemede korozyona yol açan temel çevresel tetikleyiciler (pH değişimi, klor ingress) belirli aşamalara göre ortaya koyar, tahmin edici modeller.Profesyonel öğrenme algoritmaları da XRD modellerini otomatik olarak sınıflandırmak için uygulanır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

XRD, bir laboratuvar merakından çok daha fazlasıdır - SEMEDS ve Raman spektroskopi gibi tamamlayıcı tekniklerle birlikte kullanılan pratik, alan destekli bir yöntemdir. XRD, varlık yaşamını genişletebilecek, bakım maliyetlerini azaltabilecek ve yıkıcı hataların azaltılmasına olanak tanır.In portatif aletler daha etkili bir şekilde yeniden araçlama stratejisi haline gelir.

[FONT:0) Daha derin korozyon mekanizmaları ve XRD kullanımı için, bkz.Ücretsiz:0)NACE International) kaynakları ve USD Toz Diffraction File) veritabanı[FLT: 5)