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High resolution analysis of corrosion processes on stainless steels is a challenging task. The application of local electrochemical techniques such as scanning electrochemical microscopy (SECM) has opened new possibilities for the detection of corrosion products and activity on metallic surfaces. However, due to its stochastic nature, the analysis of pitting corrosion requires being at the right place at the right time. Scanning over large areas at a high resolution not only leads to long scan durations but also leaves many short-lived processes undetected. In this paper we present the combined automated operation of SECM and wire multi-electrodes connected to a multi-electrode analyzer (MMA). The inter-electrode currents between 25 wire electrodes connected via zero resistance ammeters (ZRA) are measured by the MMA at open circuit potential (OCP) and the electrodes reporting anodic currents are detected automatically to be analyzed by means of SECM. The results demonstrate the successful application of this methodology for the detection of unstable and stable pitting processes on 304 stainless steel in a corrosive aqueous environment.
The effect of the presence of Fe(III) during the cultivation on the electrochemical activity and corrosion behaviour of dissimilatory iron reducing bacteria Shewanella putrefaciens was studied by means of ex situ and in situ X-ray absorption near-edge spectroscopy (XANES). Stainless steel AISI 304 and thin iron films were studied as substrates. XANES analysis indicated an accelerated iron dissolution and growth of an oxide/hydroxide film for the culture grown with Fe(III) in comparison to the culture grown in absence of Fe(III). Electrochemical Analysis indicated that the biofilm resulted in acceleration of the general corrosion but provides protection against local corrosion.
Biofilm formation and microbially influenced corrosion of the iron-reducing microorganism Shewanella putrefaciens were investigated on stainless steel surfaces preconditioned in the absence and presence of flavin molecules by means of XANES (X-ray absorption near-edge structure) analysis and electrochemical methods. The results indicate that biofilm formation was promoted on samples preconditioned in electrolytes containing minute amounts of flavins. On the basis of the XANES results, the corrosion processes are controlled by the iron-rich outer layer of the passive film. Biofilm formation resulted in a cathodic shift of the open circuit potential and a protective effect in terms of pitting corrosion. The samples preconditioned in the absence of flavins have shown delayed pitting and the samples preconditioned in the presence of flavins did not show any pitting in a window of −0.3- to +0.0-V overpotential in the bacterial medium. The results indicate that changes in the passive film chemistry induced by the presence of minute amounts of flavins during a mild anodic polarization can change the susceptibility of stainless steel surfaces to microbially influenced corrosion.
Durch Auslagerungs- und elektrochemische Tests im Labor kann das Korrosionsverhalten verschiedener metallener Werkstoffe beurteilt werden. Aus den Versuchsergebnissen, die in verschiedenen synthetischen Geothermalwässern im Labor erzielt wurden, lassen sich die folgenden Schlussfolgerungen ziehen:
• Die Anfälligkeit für Spaltkorrosion wurde als wichtigster Aspekt für die Werkstoffqualifizierung ermittelt.
• Der niedriglegierte Stahl 25CrMo4 zeigte bei niedrigem Salzgehalt in MB-Geothermalwasser eine gleichmäßige Korrosion unterhalb der akzeptierten Schwelle von 0,3 mm/Jahr. Daher kann er als geeignet für geothermische Bedingungen mit niedrigem Salzgehalt angesehen werden, wie sie für MB getestet wurden. Es besteht keine Notwendigkeit, auf höherlegierte (teurere) Werkstoffe auszuweichen. Ein niedrigerer pH-Wert (wie bei LHD) führt zu Korrosionsraten oberhalb der akzeptablen Grenzwerte, so dass die niedriglegierten Werkstoffe nicht für Flüssigkeiten mit niedrigem pH-Wert geeignet sind.
• Stark salzhaltige Geothermalwässer erfordern höherlegierte Werkstoffe, da die Korrosionsrate von niedriglegiertem Stahl zu hoch ist.
• Der Duplexstahl X2CrNiMo22-5-3 und der Superduplexstahl X2CrNiMoCuWN25-7-4 wurden aufgrund ihrer kritischen Anfälligkeit für örtliche Korrosion in Form von Loch- und Spaltkorrosion unter Betriebsbedingungen nicht als geeignet für geothermische Anwendungen in Geothermalwässern mit einer mit NDB und ORG vergleichbaren Zusammensetzung angesehen.
• Der superaustenitische Stahl X1CrNiMoCu32-28-7 eignet sich für ORG und salzarme Wässer. In NDB-Geothermalwasser wurde er bei 100 °C als geeignet angesehen. Jedoch schränkt seine Anfälligkeit für Spaltkorrosion seine Anwendbarkeit ein. Neben seiner guten Korrosionsbeständigkeit ist sein Repassivierungsverhalten für seine begrenzte Anwendbarkeit in Geothermalwässern mit niedrigem pH-Wert verantwortlich.
• Die Nickelbasislegierung NiCr23Mo16Al wurde als geeignet erachtet und stellt eine sichere Option für den Einsatz in geothermischen Anlagen dar, selbst wenn mit stark salzhaltigem Geothermalwasser gearbeitet wird.
Durch Auslagerungs- und elektrochemische Tests im Labor kann das Korrosionsverhalten verschiedener metallener Werkstoffe beurteilt werden. Aus den Versuchsergebnissen, die in verschiedenen synthetischen Geothermalwässern im Labor erzielt wurden, lassen sich die folgenden Schlussfolgerungen ziehen:
• Die Anfälligkeit für Spaltkorrosion wurde als wichtigster Aspekt für die Werkstoffqualifizierung ermittelt.
• Der niedriglegierte Stahl 25CrMo4 zeigte bei niedrigem Salzgehalt in MB-Geothermalwasser eine gleichmäßige Korrosion unterhalb der akzeptierten Schwelle von 0,3 mm/Jahr. Daher kann er als geeignet für geothermische Bedingungen mit niedrigem Salzgehalt angesehen werden, wie sie für MB getestet wurden. Es besteht keine Notwendigkeit, auf höherlegierte (teurere) Werkstoffe auszuweichen. Ein niedrigerer pH-Wert (wie bei LHD) führt zu Korrosionsraten oberhalb der akzeptablen Grenzwerte, so dass die niedriglegierten Werkstoffe nicht für Flüssigkeiten mit niedrigem pH-Wert geeignet sind.
• Stark salzhaltige Geothermalwässer erfordern höherlegierte Werkstoffe, da die Korrosionsrate von niedriglegiertem Stahl zu hoch ist.
• Der Duplexstahl X2CrNiMo22-5-3 und der Superduplexstahl X2CrNiMoCuWN25-7-4 wurden aufgrund ihrer kritischen Anfälligkeit für örtliche Korrosion in Form von Loch- und Spaltkorrosion unter Betriebsbedingungen nicht als geeignet für geothermische Anwendungen in Geothermalwässern mit einer mit NDB und ORG vergleichbaren Zusammensetzung angesehen.
• Der superaustenitische Stahl X1CrNiMoCu32-28-7 eignet sich für ORG und salzarme Wässer. In NDB-Geothermalwasser wurde er bei 100 °C als geeignet angesehen. Jedoch schränkt seine Anfälligkeit für Spaltkorrosion seine Anwendbarkeit ein. Neben seiner guten Korrosionsbeständigkeit ist sein Repassivierungsverhalten für seine begrenzte Anwendbarkeit in Geothermalwässern mit niedrigem pH-Wert verantwortlich.
• Die Nickelbasislegierung NiCr23Mo16Al wurde als geeignet erachtet und stellt eine sichere Option für den Einsatz in geothermischen Anlagen dar, selbst wenn mit stark salzhaltigem Geothermalwasser gearbeitet wird.