[发明专利]一种不锈钢稳态点蚀生长模拟的元胞自动机方法

说明书

本发明公开了一种不锈钢稳态点蚀生长模拟的元胞自动机方法，属于不锈钢腐蚀技术领域，该方法涵盖了阳极溶解规则、钝化规则、阴极还原规则、溶液电位降规则、盐膜水解规则以及加速扩散规则，不锈钢在蚀坑内酸性环境中发生了阳极溶解并生成盐膜，随着蚀坑内溶液的稀释，盐膜水解释放氢离子，利用萧邦区段方法进行了氢离子的加速扩散，不锈钢在蚀坑中性环境中发生钝化，蚀坑内钝化膜在酸性环境中发生溶解；在蚀坑内腐蚀概率、钝化概率和溶解概率均随着溶液电位降降低，而表面钝化膜上发生阴极氧还原反应。本发明方法能够在介观尺度上了解不锈钢稳态点蚀生长机理，对预防不锈钢点蚀破坏提供有利的帮助。

技术领域

本发明涉及不锈钢腐蚀技术领域，具体涉及一种不锈钢稳态点蚀生长模拟的元胞自动机方法。

背景技术

不锈钢应用非常广泛，而点蚀是其主要的腐蚀破坏形式，具有极大的隐蔽性和突发性，特别是在石油化工等领域，点蚀容易造成管壁穿孔，使大量油、气泄漏，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。点蚀的形成一般可分为三个阶段：(1)点蚀萌生，活性阴离子如Cl^-吸附在钝化膜上产生局部破损，但实际上点蚀通常萌生于表面的夹杂物、金属间颗粒、机械损伤和位错等处；(2)亚稳态生长，在临界点蚀电位以下，点蚀在短时间内萌生扩展，这是点蚀的一个过渡阶段；(3)稳态生长，临界点蚀电位以上，点蚀生长进入稳定阶段。目前点蚀的模拟方法中元胞自动机方法相对于其他方法，由于易于再现物理系统的本质特征而较具优势。针对于不锈钢点蚀的元胞自动机模拟，经检索发现(中国发明专利，专利号：ZL201310272799.5；中国发明专利，专利号：ZL201210177818.1；S.Guo,H.T.Wang,E.-H.Han,Journal of The Electrochemical Society,165(2018)C515；H.T.Wang,E.-H.Han,Corrosion Science,103(2016)305；H.T.Wang,E.-H.Han,Electrochimica Acta 90(2013)128；L.Li,X.G.Li,C.F.Dong,K.Xiao,L.Lu,Electrochemistry Communications 11(2009)1826；L.Li,X.G.Li,C.F.Dong,Y.Z.Huang,Electrochimica Acta 54(2009)6389)，然而这些模拟都是针对于不锈钢的亚稳态点蚀，而不锈钢稳态点蚀的元胞自动机模拟没有发现相关的专利和文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种不锈钢稳态点蚀生长模拟的元胞自动机方法，该方法涵盖了阳极溶解规则、钝化规则、阴极还原规则、溶液电位降规则、盐膜水解规则以及加速扩散规则，不锈钢在蚀坑内酸性环境中发生了阳极溶解并生成盐膜，随着蚀坑内溶液的稀释，盐膜水解释放氢离子，利用萧邦区段方法进行了氢离子的加速扩散，不锈钢在蚀坑中性环境中发生钝化，蚀坑内钝化膜在酸性环境中发生溶解；在蚀坑内腐蚀概率、钝化概率和溶解概率均随着溶液电位降降低，而表面钝化膜上发生阴极氧还原反应。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种不锈钢稳态点蚀生长模拟的元胞自动机方法，该方法具体包括如下步骤：