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Iron Calcium Carbonate Instability: Structural Modification of Siderite Corrosion Films
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-10-14 , DOI: 10.1021/acsami.0c14513 Adriana Matamoros-Veloza 1 , Richard Barker 1 , Silvia Vargas 2 , Anne Neville 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-10-14 , DOI: 10.1021/acsami.0c14513 Adriana Matamoros-Veloza 1 , Richard Barker 1 , Silvia Vargas 2 , Anne Neville 1
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Corrosion research related to CO2-containing environments has focused over the past few decades on siderite formation (FeCO3) as a main corrosion product on carbon steel, yet the influence of Ca and other ions on its chemical and structural characteristics is not fully understood. Metal-localized corrosion is the biggest industrial challenge because of the unknown and unpredictable character of this phenomenon that frequently leads to failure. We report here the role of Ca and formation of iron-calcium carbonate (FexCayCO3) through a spiral growth model as in the calcite system and quantify the replacement of Fe2+ by Ca2+ ions in the structure of FeCO3 to form FexCayCO3. The incorporation of Ca2+ inhibits the completion of spiral segments on the growth of the rhombohedral crystals of FeCO3, promoting an enlargement of its structure along the c-axis. This leads to distortions in the chemical structure and morphology affecting the chemical and mechanical properties. Under flow conditions over time in an undersaturated environment, Ca is leached out from the expanded structure of FexCayCO3 increasing the solubility of the crystals, weakening the mechanical properties of the resulting corrosion films and stimulating localized corrosion.
中文翻译：
碳酸铁钙不稳定性：菱铁矿腐蚀膜的结构改性
在过去的几十年中，与含CO 2的环境有关的腐蚀研究一直集中在菱铁矿形成（FeCO 3）作为碳钢的主要腐蚀产物，但尚未完全了解Ca和其他离子对其化学和结构特性的影响。 。金属局部腐蚀是最大的工业挑战，因为这种现象的未知和不可预测的特征常常导致失效。我们在这里报告钙和通过方解石体系中的螺旋生长模型形成的碳酸钙铁离子（Fe x Ca y CO 3）的作用，并量化了FeCO结构中Ca 2+离子对Fe 2+的取代3形成Fe x Ca y CO 3。Ca 2+的掺入抑制了FeCO 3菱形晶体的生长上螺旋段的完成，从而促进了其沿c轴结构的扩大。这导致化学结构和形态的变形，从而影响化学和机械性能。在不饱和环境中，随着时间的流逝，Ca从Fe x Ca y CO 3的膨胀结构中浸出，从而增加了晶体的溶解度，削弱了所得腐蚀膜的机械性能并刺激了局部腐蚀。
更新日期：2020-10-29
中文翻译：
碳酸铁钙不稳定性：菱铁矿腐蚀膜的结构改性
在过去的几十年中，与含CO 2的环境有关的腐蚀研究一直集中在菱铁矿形成（FeCO 3）作为碳钢的主要腐蚀产物，但尚未完全了解Ca和其他离子对其化学和结构特性的影响。 。金属局部腐蚀是最大的工业挑战，因为这种现象的未知和不可预测的特征常常导致失效。我们在这里报告钙和通过方解石体系中的螺旋生长模型形成的碳酸钙铁离子（Fe x Ca y CO 3）的作用，并量化了FeCO结构中Ca 2+离子对Fe 2+的取代3形成Fe x Ca y CO 3。Ca 2+的掺入抑制了FeCO 3菱形晶体的生长上螺旋段的完成，从而促进了其沿c轴结构的扩大。这导致化学结构和形态的变形，从而影响化学和机械性能。在不饱和环境中，随着时间的流逝，Ca从Fe x Ca y CO 3的膨胀结构中浸出，从而增加了晶体的溶解度，削弱了所得腐蚀膜的机械性能并刺激了局部腐蚀。
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