实验室高压反应器通过建立具有特定高温和通常维持在 2 bar 的恒定压力的严格控制环境，充当保护的催化剂。 这种设置不仅仅是为了容纳，而是为了从根本上改变碳钢与二氧化碳之间相互作用的热力学。
通过维持高压，反应器显著增强了二氧化碳在湿界面上的溶解度。这种加速是形成铁碳酸盐（菱铁矿）中间体（这是致密的碳酸钙保护层的强制基础）的关键驱动力。
高压在反应动力学中的作用
提高气体溶解度
反应器的主要功能是维持约 2 bar 的压力。
这种升高的压力迫使更高浓度的二氧化碳溶解到钢的湿界面处的液相中。
加速反应速率
通过增加溶解的二氧化碳的可用性，反应器直接加速了化学反应速率。
这种速度至关重要；如果没有压力驱动的提升，反应将过于缓慢，无法有效形成连续的涂层。
层形成机制
形成菱铁矿中间体
这种高压处理的直接目标是快速形成碳酸铁，也称为菱铁矿。
反应器确保这种特定化合物在钢表面形成致密的中间层。
保护层的先驱
这种菱铁矿层不是最终产品，但它是至关重要的先驱。
它提供了后续转化为致密、坚固的碳酸钙保护层所必需的基底。
理解关键依赖性
“湿界面”要求
高压反应器的有效性完全依赖于“湿界面”的存在。
仅有压力是不够的；二氧化碳必须溶解在与钢接触的液体介质中才能驱动反应。
压力不足的风险
如果反应器未能维持特定的 2 bar 阈值，二氧化碳的溶解速率将显著下降。
这种失败会导致菱铁矿层薄弱或不完整，最终阻碍形成保护所需的致密碳酸钙屏蔽层。
为您的工艺做出正确选择
成功的预处理依赖于优先形成中间层。
- 如果您的主要重点是反应速度：必须维持特定的高压，以最大化二氧化碳在湿界面上的溶解速率。
- 如果您的主要重点是涂层质量：确保反应器条件能够维持碳酸铁（菱铁矿）中间体的形成，因为最终碳酸钙层的质量完全取决于这种先驱。
控制压力以固定先驱，保护层就会随之而来。
摘要表：
| 条件 | 参数 | 在保护层形成中的作用 |
|---|---|---|
| 压力 | 恒定 2 bar | 提高 CO2 溶解度并加速反应动力学 |
| 温度 | 特定的高温 | 改变热力学以形成碳酸铁 |
| 界面 | 湿界面 | CO2 溶解和化学相互作用的必需介质 |
| 先驱 | 菱铁矿 (FeCO3) | 作为致密 CaCO3 屏蔽层的强制基础 |
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参考文献
- Yaroslav Grosu, Abdessamad Faik. A simple method for the inhibition of the corrosion of carbon steel by molten nitrate salt for thermal storage in concentrating solar power applications. DOI: 10.1038/s41529-018-0055-0
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
