Application of ionic and electronic modification of nitride coatings for protection against corrosion during hydrogen feature

封面

如何引用文章

全文:

详细

Applying nitride or oxide coatings in the form of thin layers is a method that can enhance steel structures and resilience of oil pipelines against flooding and corrosion. Such coatings have excellent corrosion-resistant properties. The article presents the results of an assessment of the use of both ionic and electronic modifications of nitride coatings (TiN) on stainless steel to enhance its resilience against hydrogenation and degradation processes occurring during the hydrogen accumulation in the surface layer. These processes lead to embrittlement and corrosion of steel. O2+ and N2+ ions with an energy of 20 keV/charge were chosen as ions for modifying the coatings; the irradiation fluences were in the range of 1013-1015 ion/cm2 . Electrons with an energy of 500 keV and radiation doses from 100 to 500 kGy were utilised to carry out the electron modification process. The experimental results indicate that modifying the ionic content contributes to the creation of more dislocation defects in the structure. This accumulation of defects results in improved strength and resistance to cracking. Through electron irradiation, the thermal effect primarily modifies the crystal structure, enhancing both its stability and densification. An analysis of the effect of hydrogenation and corrosion has demonstrated that ionic modification using a fluence of 5 × 1013 ion/cm2 enhances the stability of the coating structure and elevates corrosion potentials.

作者简介

K. Kadyrzhanov

L.N. Gumilyov Eurasian National University

A. Kozlovskiy

L.N. Gumilyov Eurasian National University; Atyrau University named after Kh. Dosmukhamedov

Email: Kozlovskiy.a@inp.kz

D. Shlimas

L.N. Gumilyov Eurasian National University

G. Moldabaeva

Satbayev University

参考

  1. Ionomer Optimization for Water Uptake and Swelling in Anion Exchange Membrane Electrolyzer : Oxygen Evolution Electrode / G. Huang, M. Mandal, N. U. Hassan. – Text : electronic // Journal of The Electrochemical Society. – 2020. – Vol. 167, Issue 16. – URL: https://doi.org/10.1149/1945-7111/abcde3.
  2. Synergistic effects of helium and hydrogen on self-ion-induced swelling of austenitic 18Cr10NiТi stainless steel / O. V. Borodin, V. V. Bryk, A. S. Kalchenko. – doi: 10.1016/j.jnucmat.2013.05.022. – Direct text // Journal of Nuclear Materials. – 2013. – Vol. 442, Issue 1–3. – P. S817–S820.
  3. Swelling measurement during sorption and decompression in a NBR exposed to high-pressure hydrogen / S. Castagnet, H. Ono, G. Benoit. – doi: 10.1016/J.IJHYDENE.2017.06.138. – Direct text // International Journal of Hydrogen Energy. – 2017. – Vol. 42, Issue 30. – P. 19359–19366.
  4. Mechanical characterization of reactively magnetron-sputtered TiN films / F. Vaz, P. Machado, L. Rebouta. – Direct text // Surface and Coatings Technology. – 2003. – Vol. 174. – P. 375–382.
  5. Investigation of fracture properties of magnetron-sputtered TiN films by means of a FIB-based cantilever bending technique / S. Massl, W. Thomma, J. Keckes, R. Pippan. – doi: 10.1016/j.actamat.2008.12.018. – Direct text // Acta materialia. – 2009. – Vol. 57, Issue. 6. – P. 1768–1776.
  6. Influence of particle and energy flux on stress and texture development in magnetron sputtered TiN films / G. Abadias, W. P. Leroy, S. Mahieu, D. Depla. – Text : electronic // Journal of Physics D : Applied Physics. – 2012. – Vol. 46, Issue 5. – URL: https://doi.org/10.1088/0022-3727/46/5/055301.
  7. Influence of Friction Stir Processing on the Friction, Wear and Corrosion Mechanisms of Solid-State Additively Manufactured 316L Duplex Stainless Steel / A. Ralls, M. Daroonparvar, A. K. Kasar. – Text : electronic // Tribology International. – 2023. – Vol. 178. – URL: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2022.108033.
  8. Ralls, A. M. Friction Stir Processing on the Tribological, Corrosion, and Erosion Properties of Steel : A Review / A. M. Ralls, A. K. Kasar, P. L. Menezes. – doi: 10.3390/jmmp5030097. – Direct text // Journal of Manufacturing and Materials Processing. – 2021. – Vol. 5, Issue 3. – P. 97–103.
  9. The role of electronic energy loss in ion beam modification of materials / W. J. Weber, D. M. Duffy, L. Thomé, Y. Zhang. – Text : electronic // Current Opinion in Solid State and Materials Science. – 2015. – Vol. 19, Issue 1. – URL: https://doi.org/10.1016/j.cossms.2014.09.003.
  10. Steel thermal sprayed coatings : superficial hardening by Nitrogen ion implantation / M. Belotserkovsky, A. Yelistratov, A. Byeli, V. Kukareko. – Direct text // Welding journal. – 2009. – Vol. 88, Issue 12. – P. 243–248.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».