خوردگی و حفاظت از فلزات

[mitsomak]

اپوکسی رزین و پلی یوروتان

اپوکسی رزین و پلی یوروتان

نام ماده: اپوکسی رزین(EPOXY RESINS)

نام تجاری: اپوکسی رزین(EPOXY RESINS)
سایر اسامی: رزین اپوکسی
تاریخچه: در سال ۱۹۲۷ اولین تلاش ها برای تولید رزین از اپیکلروهیدرین در آمریکا انجام شد. اولین سنتز رزین توسط دکتر کاستن انجام شد(در سال ۱۹۳۶)
موارد مصرف: چسب سازی ، رنگ سازی ، کفپوش ، عایق های الکتریکی
خواص فیزیکی و شیمیایی: فرمول : C3H50[C18H19O3]nC18H19O3
اطلاعات ایمنی: سبب سوزش چشم و آسیب به قرنیه می شود. سبب تحریکات پوستی ودر مواردی سوختگی به همراه دارد. باعث سوزش مجاری تنفسی می شود. قابل انفجار نیست. اثر محیط زیستی ندارد.
نام ماده: پلی یوروتان(Polyurethane)

نام تجاری: پی یو(PU)
تاریخچه: پلی یوروتان یا به اختصار IUPAC (مرجع نام گذاری)، PUR و یا به صورت تجاری PU ، پلیمری با زنجیره آلی یکسان است که بوسیله مولکول های یوروتان ( کربامیت ) به یکدیگر متصل شده اند. در واقع پلی یورتان‌ها به دسته‌ای از مواد شیمیایی اطلاق می‌شود که از واکنش پلی ال‌ها و ایزوسیانات‌ها به‌عنوان مواد اصلی تشکیل دهنده ساخته می‌شوند. پلی یوروتان را به روش رشد مرحله ای Step growth ، واکنش یک مونومر دارای حداقل دو گروه ایزوسیانات با مونومری که حداقل دو گروه هیدرواکسیل دارد در حضور کاتالیزر، تهیه می کنند. پلی یوروتان دارای خواصی نظیر ترموست بودن، استحکام بالا، سختی و دانسیته مناسب است. پلی یورتانها را اولین بار اتو بایر در سال ۱۹۳۷ در آلمان کشف کرد و بعد از آن این مواد با داشتن خواص ویژه پیشرفت بسیار زیادی را در انواع صنایع جهان داشتند. اولین پلی یورتان، از واکنش دی‌ایزوسیانات آلیفاتیک با دی‌آمین بدست آمد.
موارد مصرف: پلی یورتانها به شکلهای مختلف از جمله فومهای نرم، فومهای سخت؛ الاستومرها، ترموپلاستیک الاستومرها، رزین، رنگ، پوشش و… در دنیا کاربرد دارند. انواع پلی یوروتان های تولیدی و کابردهای آن عبارتند از: دانسیته پایین و فوم منعطف برای استفاده در اثاثیه منزل و تخت خاوب دانسیته پایین و فوم مستحکم که برای ایزولاسیون حرارتی الستمرهای جامد و نرم برای ژل پدها و رل ها رنگ الاستمرهای کم دانسیته برای استفاده در پوشش پا پلاستیک های جامد سخت برای استفاده در وسایل الکترونیکی و قطعات
خواص فیزیکی و شیمیایی: پلی یوروتان را می توان با تغییر نوع مونومر در دانسیته های مختلف و استحکام های متفاوت بسته به نوع کاربرد تولید کرد. سایر افزودنی ها را می توان برای افزایش خواص ضد حریق، پایداری در برابر عوامل شیمیایی و سایر خصوصیات محصولات به آن افزود. پاره از خوصصیات پلی یوروتان به نوع پلی یول (دی ایزوسیانات) نیز وابسته است از جمله شکل مولکولی و کیفیت شیمیایی و نیز دوام محصول در برابر نور. پلی یوروتانی که با دی ایزوسیانات آروماتیک ساخته می شود در برابر نور زرد می شود در حالی که پلی یوروتانی که با دی ایزوسیانات آلیفاتیک ساخته می شود در برابر نور مقاوم است.
مواد مرتبط: دی ایزوسیانات
روشهای تولید: واکنش اصلی تولید پلی یوروتان بین دی ایزوسیانات و پلی یول در حضور کاتالیست ، مواد کنترل کننده سلول ها و سورفکتنت ها (مواد کف زا) انجام می شود. روش های تولید محصولات پلی یوروتانی از واحدهای کوچک تا واحدهای بزرگ را دربر می گیرد. به جز قسمت پایانی تمام این فرآیندها در مراحل ابتدایی یکسان هستند. ایزوسیانات و رزین را به نسبت استکیومتری معیین با یکدیگر مخلوط کرده هم می زنند تا ترکیب همگنی حاص شود. مایع در حال واکنش را به داخل قالب ریخته و منتظر می شوند تا سفت شود سپس محصول نهایی را از قالب خارج می کنند.
اطلاعات ایمنی: پلی یوروتان جامدی است اشتعال پذیر و اگر در معرض آتش برای مدت طولانی قرار بگیرد محترق می شود. در اثر فرسایش گاز مونواکسیدکربن ، اکسید نیتروژن و سیانید هیدروژن تولید می کند. در هنگام اطفاء آن می بایست از ماسک استفاده نمود. پودر پلی یوروتان می تواند سبب خارش و سوزش ریه و چشم شود. رزین مایع آن و ایزوسیانات دارای ترکیبات سمی است.

 

[mitsomak]

کامپوزیت چیست؟

کامپوزیت چیست؟

حتما شما هم تا به حال با واژه‌هایی مانند فایبر‌گلاس یا کامپوزیت مواجه شده‌اید. این مواد امروزه کاربردهای وسیعی در صنایع مختلف پیدا کرده‌اند. برای شروع بد نیست بدانیم که فایبرگلاس نوعی بسیار متداول از کامپوزیت است. اما کامپوزیت چیست؟ رشد فزاینده تکنولوژی در سال‌های اخیر باعث شد تا دیگر موادی که در دسترس بشر بود برای پوشاندن جامه حقیقت بر رویاهای مدرن کافی نباشد و از این رو تلاش برای رسیدن به مواد جدید آغاز شد؛ مثلا در بیشتر کاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز داریم. مواد که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سایشی و UV خوبی داشته باشند و ….
اما از آنجا که نمی‌توان ماده‌ای یافت که همه خواص مورد نظر را دارا باشد، باید به دنبال چاره‌ای دیگر بود: ساخت و استفاده از کامپوزیت‌ها.
سفر به فضا با شاتل‌های کامپوزیتی!
اگر مواد مهندسی را به سه دسته اصلی فلز، پلیمر و سرامیک طبقه‌بندی کنیم، کامپوزیت دسته چهارمی است که در واقع ترکیبی از ۳ دسته دیگر است. موادی چند جزئی که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است. ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود می‌بخشند.
استفاده از این مواد البته ایده جدیدی نیست. چینی‌ها و مصریان قدیم از جمله تمدن‌های باستانی بوده‌اند که برای اولین بار از مخلوط کاه‌گل و شن برای بناسازی استفاده کرده‌اند تا استحکام گل افزایش پیدا کند. مصریان با چسباندن لایه‌های نازک چوب و پارچه به یکدیگر و با استفاده از طناب، قایق‌های خود را در برابر متورم شدن دراثر نفوذ آب تقویت می‌کرده‌اند.
اما استفاده از کامپوزیت‌های پیشرفته، از حدود نیمه دوم قرن بیستم آغاز شد.
چند نوع کامپوزیت داریم؟
وقتی در مورد انواع کامپوزیت صحبت می‌کنیم، منظورمان کامپوزیت‌های مهندسی است و نه کامپوزیت‌های طبیعی مانند استخوان‌های بدن.
کامپوزیت شامل یک فاز زمینه (ماتریکس) و یک یا چند فاز تقویت‌کننده (پرکننده یا فیلر) است. البته ترکیب مواد در کامپوزیت یک ترکیب فیزیکی و ماکروسکوپی است؛ یعنی اجزای تشکیل‌دهنده یک کامپوزیت با هم به صورت شیمیایی ترکیب نمی‌شوند به طوری که اجزای تشکیل دهنده ماهیت شیمیایی و طبیعی خود را کاملا حفظ می کنند و سطح مشترک مشخصی بین اجزا وجود دارد.
کامپوزیت‌های مهندسی را می‌توان از نظر فاز زمینه به ۳ دسته CMC (کامپوزیت‌های با زمینهٔ سرامیکی)، PMC (کامپوزیت‌های با زمینه پلیمری) و MMC (کامپوزیت‌های با زمینه فلزی) تقسیم‌بندی کرد.
اما از نظر فاز تقویت‌کننده کامپوزیت‌ها به ۲ دسته کامپوزیت‌های تقویت‌شده با فیبر (FRC) و کامپوزیت‌های تقویت شده توسط ذرات (PRC) دسته‌بندی می‌شوند. به عنوان مثال فایبرگلاس که یکی از پرکاربردترین کامپوزیت‌هاست، یک کامپوزیت با زمینه پلیمری است که توسط فیبرهای شیشه تقویت شده‌است. سیمان و بتن هم نمونه‌هایی از یک کامپوزیت سرامیکی هستند.
کامپوزیت چه مزایایی دارد؟
مهم‌ترین مزیت مواد کامپوزیتی آن است که با توجه به نیازهایی که داریم، می‌توانیم خواص آنها را کنترل کنیم. به طور کلی مواد کامپوزیتی دارای مزایای زیر هستند:
• نسبت به وزن خود مقاومت مکانیکی بالایی دارند.
• مقاومت در برابر خوردگی آن‌ها بالاست.
• نسبت به فلزات خصوصیات مکانیکی بهتری دارند.
• به عنوان یک عایق حرارتی خواص خوبی دارند.
مجموعه این خصوصیات است که باعث کاربردهای گسترده کامپوزیت‌ها در صنایع نوین می‌شود. در ساخت بدنه جنگنده‌های رادارگریز از کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. همچنین در ساخت قطعات هواپیما و پره نیروگاه بادی و پره هلیکوپتر از کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود. به‌طور کلی مواد کامپوزیتی به دلیل جرم بسیار کم و مقاومت بالا نسبت به فلزات، در صنعت هوا و فضا کاربرد وسیعی دارند.
خواص کامپوزیت‌ها به عوامل مختلفی از قبیل نوع مواد تشکیل دهنده و ترکیب درصد آن‌ها، شکل و آرایش تقویت‌کننده و اتصال ماتریکس و تقویت‌کننده به یکدیگر بستگی دارد.

 

[mitsomak]

مهندسی کنترل خوردگی

مهندسی کنترل خوردگی

مهندسی کنترل خوردگی Corrosion Engineering
اکثر مدیران و اعضای هیئت مدیره شرکت مهندسی فراصنعت بان دانش آموخته رشته مهندسی خوردگی بوده و بسیاری از آنان تجربه مدیریت پروژه های بزرگ کنترل خوردگی را در کارنامه خود دارند. با توجه به دانش و تجربه موجود در این شرکت، خدمات زیر قابل ارائه می باشد:
· تحلیل خرابی و آنالیز شکست Failure Analysis
· تعیین طول عمر باقیمانده قطعات Remaining Life Assessment
· مدیریت خوردگی Corrsion Management
· انتخاب مواد Material Selection
· انواع آزمونهای خوردگی Corrosion Teets
· مشاوره در زمینه خوردگی توسط گاز ترش و انتخاب مواد براساس استاندارد NACE MR 0175 و سایر استانداردهای مربوطه
· تجهیز و راه اندازی آزمایشگاه های خوردگی براساس استانداردهای ASTM G-39, NACE TM0284, NACE TM 0177

 

[mitsomak]

زیان های خوردگی و روشهای کنترل خوردگی

زیان های خوردگی و روشهای کنترل خوردگی

يكي از مهمترين عوامل تخريب تجهيزات صنعتي، پديدة خوردگي است كه به عنوان يكي از زيانبارترين آفت‌هاي صنايع مطرح مي‌گردد. اين زيان‌ها به حدي اهميت دارد كه تحقيق در حوزه‌هاي مربوط به فناوري‌هاي كنترل خوردگي، بخش عظيمي از پژوهش‌ها و تحقيقات كشورهاي پيشرفته را به خود اختصاص داده است. اين مطالعات به تدوين استراتژي‌ها, قوانين، آيين­نامه­ها و روش­هاي مؤثري در زمينة پيشگيري و رفع اثرات خوردگي منجر شده كه تحت عنوان "مديريت خوردگي" مورد مطالعه قرار مي‌گيرند. در كشور ما نيز به دليل جايگيري صنايع نفت، گاز و پتروشيمي، در مناطق مستعد پديدة خوردگي, بررسي اين پديده و مديريت آن، از اهميت فوق‌العاده‌اي برخوردار مي‌باشد:
خوردگي، فرآيندي طبيعي است كه فلزات را مورد حمله قرار مي‌دهد. از آنجايي‌ كه فلزات، مصرف گسترده‌اي در جهان امروزي دارند، خوردگي تبديل به پديده‌اي شده كه اطراف ما را احاطه كرده است. وسايل خانه، اتومبيل، تجهيزات صنعتي و لوله‌هاي نفت و گاز مورد حمله خوردگي قرار مي‌گيرند و اين پديده ضررهاي مالي فراواني را موجب مي‌گردد.


به عنوان مثال, مسالة خوردگي در كشور كانادا در فاصله زماني 1977 تا 1996، 10 بار باعث نشتي خطوط لوله و 12 بار باعث انفجار گرديده كه از جهاتي اهميت اين موضوع را تا حدي آشكار مي‌سازد. گزارشات خرابي‌هاي حاصل از خوردگي نشان مي‌دهد كه علل وقوع اين پديده عمدتاً بر اثر كوتاهي‌هاي مصيبت‌‌بار در لوله‌كشي‌ها و ساخت و نصب تجهيزات مي‌باشد كه منجر به انفجار، آتش‌گرفتن و منتشرشدن مواد سمي در محيط زيست مي‌گردد. علاوه بر آن مخارجي نظير، جايگزين‌كردن تجهيزات خورده شده، تعطيلي و خاموشي واحدها به‌دليل جايگزيني تجهيزات خورده شده، ايجاد اختلال در فرآيندها به‌دليل خوردگي تجهيزات و عدم خلوص محصولات فرايندي به دليل نشت ناشي از خوردگي در اتلاف محصولات مخزن‌هايي كه مورد حمله خوردگي قرار مي‌گيرند، از مهمترين هزينه‌ها و زيان‌هاي حاصل از خوردگي مي‌باشد
ضرر سالانة اثرات خوردگي در ايالات متحده و اروپا حدود 3.1 درصد توليد ناخالص داخلي برآورد مي‌گردد كه طبق آمار، خسارات خوردگي كه طي 22 سال گذشته در صنايع آمريكا رخ داده، چيزي حدود 380 ميليارد دلار مي‌باشد. ميانگين سالانه اين خسارت‌ها حدود 17 ميليارد دلار است كه از كل هزينة سوانح طبيعي از قبيل زلزله، سيل و آتش‌سوزي در اين كشور بيشتر مي‌باشد.

از هزينه‌هاي فوق‌الذكر (380 ميليارد دلار)، 7 ميليارد دلار سهم لوله‌هاي انتقال مايعات و گازها، 9.47 ميليارد دلار هزينة خوردگي در واحدهاي فراورش و 6.8 ميليارد دلار متعلق به صنايع پالايشگاهي و مجتمع‌هاي گاز و پتروشيمي مي‌باشد. همچنين بنابر آمار ارائه شده 15 تا 20 درصد از نشتي‌ها در تاسيسات صنعت نفت به‌دليل خوردگي مي‌باشد.

پژوهش‌ها نشان مي‌دهد با رعايت ضوابط و اصول مربوطه مي‌توان از 70 درصد اين خسارت‌ها جلوگيري كرد. طبق گزارش انستيتو باتل با اعمال سادة دانش و تكنولوژي موجود، از يك سوم هزينه‌هاي خوردگي‌ صنايع جلوگيري به عمل مي‌آيد. نكتة ديگري كه غالباً مورد غفلت قرار مي‌گيرد اين است كه خسارات غيرمستقيم خوردگي در برخي موارد به مراتب بيشتر از خسارات مستقيم آن مي‌باشد. به‌عنوان نمونه، تعويض پروانة پمپ سانتريفوژ نه تنها هزينه‌اي براي تعمير خود قطعه ايجاد مي‌كند، بلكه قطع جريان در فرآيند، باز و بسته‌شدن پمپ و هزينه دستمزد را نيز به‌دنبال دارد.

در كنار اين خسارات، هدررفتگي و تضييع مواد و آلودگي‌هاي ناشي از آن كه در نتيجه خوردگي به‌وجود مي‌آيد، باعث بروز نتايج وخيمي در رابطه با ايمني و محيط زيست مي‌گردد.

تحليل داده‌هاي حاصل از ضايعات هيدروكربن‌ها نشان مي‌دهد كه خوردگي به لحاظ آماري دومين عامل ايجاد اين هدررفتگي مي‌باشد. اهميت موارد ذكرشده به حدي است كه در قوانين فدرال ايالات متحده، بر لزوم نصب و ارائه راهكارهاي كنترل خوردگي به‌وسيله متصديان خطوط لوله تاكيد گرديده و عدم پيروي از اين قوانين مشمول مجازات‌هاي مدني و جنايي شده است. همچنين در ساير صنايع از جمله نفت، گاز و پتروشيمي نيز راهكارهاي علمي، تكنولوژيكي و حقوقي جهت جلوگيري از خطرات و هزينه‌هاي خوردگي در دست مطالعه و تصويب مي‌باشد.

پيشگويي آهنگ خرابي تجهيزات در اثر خوردگي و تخمين هزينه‌هاي آن عنصري نامعين است كه مي‌توان با استفاده از سيسستم‌هاي مديريت خوردگي تا حدودي آن را كنترل نمود. مديريت خوردگي با هدف صيانت از سرمايه، مسئوليت كنترل خوردگي و روش‌هاي پايش و حفاظت تاسيسات در تمامي جنبه‌ها را جهت پايداري و پويايي به‌عهده دارد و همواره از ابزار و روش‌هاي پيشرفته در رسيدن به اين مقصود بهره مي‌گيرد.

به‌وسيلة مديريت خوردگي، فرآيند‌ خوردگي از ابتداي مرحله طراحي تاسيسات تا هنگام سرويس‌دهي آنها به صورت فعال مديريت مي‌گردد. به عنوان مثال يك مهندس طراح، از طريق اين مديريت از اطلاعات لازم در زمينة خوردگي برخوردار مي‌گردد تا سازه‌هايي را با عمر مفيد و طولاني طراحي نمايد يا با استفاده از اطلاعات به‌دست آمده از خوردگي‌هاي رخ‌داده در طراحي‌هاي پيشين، مراحل بعدي كار را اصلاح كند.

مديريت خوردگي به ارائه استراتژي‌هاي پيش‌گيرانه و برداشتن گام‌هاي راهبردي در دو حوزة فني و غيرفني مي‌پردازد.

سر فصل­هايي كه در حوزه‌هاي غير فني به عنوان استراتژي‌هاي پيش‌گيرانه دنبال مي­شود به شرح زير مي‌باشد:

1- افزايش آگاهي از هزينه‌هاي هنگفت‌ خوردگي و صرفه‌جويي در اين هزينه‌ها موجب به‌كارگيري صحيح فناوري‌هاي موجود و كاهش هزينه‌ها مي‌گردد. از اين­رو, بسياري از مشكلات خوردگي در نتيجه فقدان آگاهي از مديريت خوردگي و مسئوليت‌پذيري اشخاص در تبادل عمليات، بازرسي، تعمير و نگهداشت سيستم مهندسي مي‌باشد.

2- تغيير خط مشي‌ها، آيين‌نامه‌ها، استانداردها و شيوه‌هاي مديريتي جهت كاهش هزينه‌هاي خوردگي به واسطه مديريت صحيح خوردگي كه به كنترل مؤثر آن مي‌انجامد و باعث اجراي ايمن‌تر و قابل اعتما‌دتر عمليات و افزايش عمر مفيد تاسيسات و تجهيزات مي‌شود.

3- اصلاح و تعميم آموزش كاركنان جهت معرفي و بازشناسي كنترل خوردگي كه مستلزم وارد نمودن واحدهاي درسي پيشگيري و كنترل خوردگي در برنامه‌هاي تحصيلي و مديريتي مي‌باشد.

4- تغيير و اصلاح كژانديشي و باور غلط تسليم‌پذيري در مقابل خوردگي و اتخاذ تصميم‌هاي جديد در راستاي جلوگيري از اين پديده.

همچنين استراتژي‌هاي پيش‌گيرانه در حوزه‌هاي فني نيز از اهميت بالايي برخوردار مي‌باشند، برخي از اين استراتژي‌ها بدين ترتيب مي‌باشد:

1- ارتقاي روش‌هاي طراحي و استفاده از روش‌هاي طراحي پيشرفته به منظور مديريت بهتر خوردگي كه مانع از بروز هزينه‌هاي خوردگي قابل اجتناب مي‌گردد. براي تحقق اين راهبرد لازم است روش‌هاي طراحي تغيير كند و بهترين فناوري‌هاي خوردگي در دسترس طراحان قرار گيرد. ميزان عملكرد خوردگي نيز در معيار طراحي وارد شده و هزينه طول عمر تجهيزات تجزيه و تحليل ‌گردد.

2- ارتقاي روش‌هاي پيش‌بيني عمر تجهيزات و ارزيابي عملكرد آنها از طريق آشنايي با فناوري‌هاي خوردگي جديد.

3- بهبود فناوري‌هاي خوردگي‌ از طريق تحقيق و توسعه

.

مي‌توان با استفاده از مديريت خوردگي و به­كارگيري روش‌هاي علمي و دستاوردهاي جديد تكنولوژي، خوردگي را در بسياري از صنايع كشور كنترل نمود. اين امر مستلزم ايجاد آگاهي و عزم جدي براي پيش‌گيري و كنترل خوردگي در ميان مديران و كارشناسان مي‌باشد.


[h=1]نتيجه:[/h]
با توجه به گستردگي و شرايط خاص جغرافيايي منطقه‌اي كه بخش اعظم تاسيسات نفت و گاز كشور در آن قرار دارد، مسئله خوردگي در صنعت نفت ايران از اهميت خاصي برخوردار مي‌باشد. اعمال درست و دقيق مديريت خوردگي و استفاده از تكنولوژي‌هاي جديد در اين حوزه مي‌تواند از بروز سالانه ميليون‌ها دلار خسارت به اين مراكز جلوگيري كند.

اهميت مسئله خوردگي در صنعت نفت جنبه ديگري نيز دارد؛ تاسيسات نفتي، گازي و پتروشيميايي كشور در حال توسعه است و لحاظ قواعد مديريت خوردگي در طراحي و ساخت كارخانجات و تجهيزات مورد استفاده مي‌تواند از بروز خسارات هنگفتي در آينده جلوگيري كند.

با وجود اهميت اين مسئله، به نظر مي‌رسد قواعد و قوانين مديريت خوردگي و استفاده از تكنولوژي‌هاي روز جهت افزايش مقاومت در برابر خوردگي هنوز جاي خود را در فعاليت‌هاي اجرايي به شايستگي باز نكرده است و مورد اهتمام جدي قرار نمي‌گيرد. بررسي ابعاد اين موضوع و اهميت آن يكي از اقدامات اساسي براي گشودن جايگاه شايسته اين پديده در برنامه‌ريزي فعاليت‌هاي اجرايي است. شناخت اهميت اين مسئله و استراتژي بنگاه­هاي توسعه­يافته در اين زمينه، مي­تواند سرفصلي براي حركت در مسير رشد تكنولوژي و دانش­ مديريت خوردگي باشد.

 

[mitsomak]

خوردگی بین دانه ای (intergranular corrosionپپ

خوردگی بین دانه ای (intergranular corrosionپپ

همانطور که میدانیم فولاد های زنگ نزن به گروهی از فولاد ها اطلاق میشود که دارای آنالیز شیمیایی زیر باشند:

1. درصد کربن : حداکثر 1.2 %

3) درصد کرم: حداقل 11 %
2) درصد نیکل : به همراه کروم باید موجود باشد
4) سایر عناصر آلیاژی: ناچیز

با توجه به کاربرد زیاد و وسیع این خانواده آلیاژ اهنی در صنعت (مخازن تحت فشار, دریچه سد, بویلر های حرارتی و ترکیبی و ...) و استفاده از پروسه های مختلف جوشکاری جهت ساخت بر روی اینگونه فلزات در حین انجام فرایند با مشکلات خاصی مواجه میشویم از جمله خوردگی بین دانه ای , میکرو فیشر ها, تمهیدات خاص جوشکاری و .....
یکی از مشکلات جوشکاری فولاد های زنگ نزن که اکثرا در حین عملیات جوشکاری با آن مواجه میشویم خوردگی بین دانه است که این نوع خوردگی بیشتر در منطقه متاثر از حرارت (HAZ) و منطقه جوش اتفاق می افتد و تا کنون باعث خسارات و زیانهای زیادی به صنعت شده است .

* خوردگی بین دانه ای چیست ؟

همانطور که میدانیم فولاد های زتگ نزن دارای کروم بالایی هستند . هنگامی که یک قطعه از جنس فولاد مذکور تحت عملیات جوشکاری قرار میگیرد بین دمای ) 428الی 870 درجه سانتی گراد ) که این منطقه به منطقه حساس یا (sensitivey) موسوم است کروم های موجود در نواحی مرز دانه با کربن ترکیب شده و تولید یک ترکیب غیر فلزی(cr23c6) یا کاربید کروم مینماید .
به وجود آمدن این ترکیب که به کاربید کروم موسوم است باعث فقیر شدن کروم اطراف مرز دانه میشود و با توجه به اینکه کروم به خوردگی مقاوم است ولی کاربید کروم مقاومتی در مقابل خوردگی ندارد پس بعد از بروز این تحولات مرز دانه فولاد که فقیر از کروم است به خوردگی حساس شده و باعث تخریب این جوش میشود. در این حالت دانه های فولاد و کاربید کروم به عنوان کاتد عمل نموده و مناطق فقیر از کروم به عنوان آند عمل نموده که به این حالت پوسیدگی جوش یا (weld decay) هم موسوم است.
[h=1]* فاکتور های موثر بر پوسیدگی جوش یا همان خوردگی بین دانه ای[/h]1 – ضخامت قطعه کار (thickness)
با کاهش ضخامت قطعه کار خوردگی بین دانه ای کاهش خواهد یافت
2 - زمان جوشکاری (time welding)
با افزایش مدت زمان جوشکاری خوردگی بین دانه ای افزایش خواهد یافت
3 - سرعت جوشکاری (speed welding)
با افزایش سرعت جوشکاری خوردگی بین دانه ای کاهش خواهد یافت

* روشهای جلوگیری از خوردگی بین دانه ای
1 – استفاده از عملیات حرارتی
2 - استفاده از عناصر آلیاژی در حین تولید مراحل فولاد سازی
3 – استفاده از فولاد های زنگ نزن پایدار شده (stabilized)
4 - کاهش میزان درصد کربن , همانند فولاد های ۳۰۴L , ۳۰۶L
5- استفاده از سیکلهای گرمایشی و پسگرمایشی کنترل شده حین جوشکاری

 

[mitsomak]

بررسی علل زنگ زدن فولاد S.S 316

بررسی علل زنگ زدن فولاد S.S 316

چرا فولاد زنگ نزن(stainless steel) نوع 316 ،زنگ می زند؟

در جواب به این سوال ابتدا به معرفی این نوع فولاد می پردازیم.
فولادهای زنگ نزن (S.S) طبق دسته بندی موسسه آهن و فولاد امریکا (AISI) به دو گروه سری 300-200 و سری 400 طبقه بندی می شوند که هر سری شامل چندین فولاد با رفتارهای مختلف می باشد.
فولادهای زنگ نزن سری 300-200 آستنیتی (Austenitic) می باشند که بسیار چقرمه (tough) و نرم (ductile) بوده و نیازی به عملیات حرارتی ندارند در نتیجه این فولادها برای جوشکاری مناسب اند و تحت شرایط عادی اتمسفری نیازی به آنیله شدن ندارند.
این فولادها در برابر خوردگی مقاومند و معمولا غیر مغناطیسی هستند و فقط از طریق کار سرد (cold work) سخت میشوند.
محدوده کربن در این فولادها 0.08 تا 0.25 درصد، میزان کروم 16 تا 26 درصد و میزان نیکل 6 تا 22 درصد است.
آنچه که در نوع 316 باعث تمایز آن نسبت به انواع دیگر فولاد S.S همچون 304 شده وجود میزان حداکثر 3 درصد مولیبدنیوم در آن می باشد.مولیبدنیوم مقاومت خوردگی این آلیاژ کروم-نیکل را در برابر تخریب اکثر مواد و حلالهای شیمیایی صنعتی بالا برده و همچنین در برابر خوردگی حفره ای (pitting) حاصل از کلرایدها مقاومت میکند.به همین خاطر نوع 316 مهمترین فولادی است که در محیطهای دریایی استفاده میگردد.
Type Analysis of Stainless Type 316:

1.00% max.	Silicon	0.08% max.	Carbon
16.00-18.00%	Chromium	2.00% max.	Manganese
10.00-14.00%	Nickel	0.045% max.	Phosphorus
2.00-3.00%	Molybdenum	0.030% max.	Sulfur

دو عامل مهم در خوردگی این نوع فولادها یکی حساس شدن (sensitization) و عامل دیگر که باعث زنگ زدن جوشهای آن می شود اکسید زدایی نکردن آن می باشد.حال هر کدام بطور مختصر توضیح داده می شود.
حساس سازی یا حساس شدن (sensitization):
رسوب (ته نشین شدن) کرباید در مرز دانه ها ،هنگامی که فولادهای زنگ نزن آستنیتی در یک بازه زمانی در محدوده دمای بین 425 تا 870 درجه سانتیگراد(800 تا 1600 درجه فارنهایت) حرارت داده می شوند(بخصوص در جوشکاری) را حساس شدن می گویند.
مدت زمانی که فولاد در این دما قرار میگیرد مقدار کرباید رسوب شده را تعیین میکند.وقتی کرومیوم کرباید در مرز دانه ای رسوب میکند نواحی کناری فورا از کروم تهی میشود.در صورتیکه این ته نشینی و تهی سازی نسبتا پیوسته باشد ،فولاد را نسبت به خوردگی بین دانه ای (intergranular corrosion) مستعد می سازد.همچنین حساس شدن مقاومت فولاد را در برابر انواع دیگر خوردگی همچون خوردگی حفره ای (pitting) ،خوردگی شکافی (crevice corrosion) و ترک خوردگی تنشی(SCC) کاهش میدهد.
روش جلوگیری از sensitization
با استفاده از منحنی های حساس سازی دما-زمان میتوان از حساس شدن جلوگیری نمود و تاثیر میزان کربن را روی این پدیده مشاهده نمود.در شکل پايين نمونه ای از اين منحنی ها را برای فولاد ۳۰۴ را مشاهده می تماييد.
روش دیگر جلوگیری از حساس شدن استفاده از فولادهای پایدار( stabilized steels) همچون 321 و 347 میباشد.اینگونه فولادهای زنگ نزن محتوی تیتانیوم (titanium) و یا نیوبیوم(niobium) بوده که میل به ترکیب با کربن دارند و به آسانی کرباید تشکیل میدهند،این موضوع باعث میشود حتی وقتی در طولانی مدت در معرض دمای sensitization قرار بگیرد کروم در حلال باقی بماند .
تنها راه حل اصلاح فولادهای زنگ نزن حساس شده، آنیله کردن آن می باشد.
در جلسه بعد اسید شویی(pickling) و غیر فعال سازی (passivation) فولادها شرح داده خواهد شد.

 

[mitsomak]

خوردگی بین دانه ای (Intergranular Corrosion)

خوردگی بین دانه ای (Intergranular Corrosion)

طبیعت مرزدانه نسبت به خود دانه فعال تر می باشد، اگر فلزی در شرایط خاص ناپایدار باشد و خورده شود، از آنجایی که مرزدانه کمی فعال تر از خود دانه ها می باشد،خوردگی یکنواختی ایجاد می شود. اما در بعضی شرایط، مرز دانه ها نسبت به دانه ها خیلی فعال تر شده و به خوردگی بین دانه ای حساس می شوند. این نوع خوردگی موضعی و متمرکز در مرز دانه ها یا نواحی نزدیک به آن ها را که در آن، خود دانه اصلا خورده نشده یا خوردگی جزیی دارد، خوردگی بین دانه ای می گویند.

• مکانیزم

وجود ناخالصی در مرز دانه و غنی شدن یا فقیر شدن مرز دانه نسبت به یک عنصر آلیاژی، موجب این نوع خوردگی می شود. در واقع اختلاف غلظتی در ترکیب، مانند؛ جدایشی که در ریخته گری آلیاژها به وجود می آید، دلیل اصلی وقوع خوردگی بین دانه ای می باشد. در واقع، رسوب کردن در مرز دانه مکانیزم این نوع خوردگی بوده مانند رسوب کاربید کروم در فولاد زنگ نزن آستنیتی که در آن کاربید کروم در طول مرز دانه رسوب کرده و موجب فقیر شدن یا تخلیه شدن نواحی مجاور مرز دانه ها نسبت به کرم می شود. این امر موجب ایجاد نقاط آندی و نواحی ترجیحی برای هجوم و یا اشاعه ترک تحت تنش کششی نسبت به خود دانه و نهایتا موجب خوردگی بین دانه ای می شود.

 

[mitsomak]

خوردگی یکنواخت (Uniform Attack)

خوردگی یکنواخت (Uniform Attack)

خوردگی یکنواخت (Uniform Corrosion) معمول ترین نوع خوردگی است که در بین مواد رخ می دهد. فرایندهای خوردگی یکنواخت بسیاری از پدیده های خوردگی را در ارتباط با علم و مهندسی خوردگی بر می گیرد. این خوردگی توسط یه واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی که بطور یکنواخت در سراسر سطحی که در تماس با محلول خورنده قرار دارد، دیده می شود و هیچ مکانی به مکان دیگر ارجح نمی باشد، مانند؛ زنگ زدن فولاد فلز مورد نظر نازک و نازک تر شده و در پایان کاملا فلز و یا تجهیزات مورد نظر از بین رفته و تخریب می شود. مانند خورده شدن قطعه فولادی یا روی در محلول اسید سولفوریک.

نکته قابل ذکر این است که این خوردگی از لحاظ اقتصادی و میزان فلز خورده شده اهمیت داشته و بالاترین رقم را دارد ولی از نقطه نظر فنی چندان اهمیت ندارد زیرا می توان با آزمایش های ساده ای، عمر تجهیزات مصرفی را دقیقا محاسبه کرد. این خوردگی را می توان با انتخاب مواد و پوشش مناسب، ممانعت کننده ها و یا با استفاده از حفاظت کاتدی متوقف یا کم کرد.

 

[mitsomak]

خوردگي آلومنيوم

خوردگي آلومنيوم

خوردگی ( Corrosion )

خوردگی اصطلاحی است که به فساد فلزات از طریق ترکیب فلز با اکسیژن وسایر مواد شیمیایی انجام می شود.
زنگ زدن ( Rusting )
زنگ زدن فقط در مورد اکسید شدن آهن وآلیاژهای آهنی در هوای خشک یا مرطوب به کار می رود که محصول خوردگی از جنس هیدرات فریک یا اکسید فریک است .
این فلزات شامل فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هستند که وقتی اکسید شوند حجم قشر اکسید تشکیل شده متخلخل بوده و مانعی جهت نفوذ اکسیژن به داخل قشر اکسید نیست و اکسید خاصیت چسبندگی به فلز ندارد. به طور خاص سدیم وپتاسیم در حرارت های عادی و متعارفی میل ترکیبی شدیدی با اکسیژن دارند ولی در درجات حرارت خیلی کم اکسید شدن به تاخیر می افتد و اکسید تشکیل شده در این حالت خاصیت چسبندگی دارد.
آلومينيوم ، فلزی نرم و سبک ، اما قوی است، با ظاهری نقره‌ای - خاکستری٬ مات و لایه نازکاکسیداسیونکه در اثر برخورد با هوا در سطح آن تشکیل می‌شود، از زنگ خوردگی بیشتر جلوگیریمی‌کند. وزن آلومینیوم تقریبأ یک سومفولاد یامساست . چکش خوار ، انعطاف پذیر و به راحتی خم می‌شود. همچنین بسیار بادَوام و مقاومدر برابر زنگ خوردگی است. بعلاوه ، این عنصر غیر مغناطیسی ، بدون جرقه ، دومین فلزچکش خوار و ششمین فلز انعطاف‌پذیر است

خواص فیزیکی​
حالتماده​	جامد​
نقطه ذوب​	933.47 K (1220.58 °F)​
نقطه جوش​	2792 K (4566 °F)​
گرمای تبخیر​	293.4 kJ/mol​
گرمای هم جوشی​	10.79 kJ/mol​
فشاربخار​	2.42 E-06 Pa at __ K​
سرعت صوت​	5100 m/s at 933 K​

خواص اتمی
وزن اتمی	26.981538 amu
شعاع اتمی (calc.)	125 (118) pm
شعاع کووالانسی	118 pm
شعاع وندروالس	اطلاعات موجود نیست
ساختار الکترونی	Ne]3 s[SUP]2 3p[SUP]1][/SUP][/SUP]
[SUP]-[/SUP]e بازای هر سطح انرژی	2, 8, 3
درجه اکسیداسیون اکسید	3 (آمفوتریک)
ساختار کریستالی	مکعبی face centered

آلومینیوم از جمله جدیدترین مصالح ساختمانی است که در آغاز قرن 20 یک فلز نسبتا کمیاب بود و این روزها از متداولترین فلزات است که به صورت آلیاژی و غیر آلیاژی به کار می رود .
ویژگی های عمومی خوردگی :
آلومینیوم یک فلز پست ( فعال ) است که با محیط اطراف میل ترکیبی شدیدی دارد . یعنی سطح آلومینیوم در معرض هوا به سرعت از یک لایه نازک اکسید آلومینیوم حدود 0.01 میکرومتر پوشیده می شود که فلز را از حمله بعدی خوردگی محافظت می کند . معادله زیر به معادله لگاریتمی معکوس معروف است که در مورد خوردگی و اکسید شدن فلزاتی نظیر آلومینیوم به کار می رود :
1/y = 1/y[SUB]0 – k[SUB]9( Ln[a(t-t[SUB]0)+1])[/SUB][/SUB][/SUB]

y[SUB]0 [/SUB] : ضخامت قشر اکسید در بدو آزمایش
t[SUB]0 [/SUB] : زمان آزمایش در بدو شروع
k[SUB]9 [/SUB] : ثابت
این معادله در مورد اکسید شدن آلومینیوم د ردرجه حرارت معمولی و اکسیژن خشک صادق است . هم چنین د راین فلز و در فلز زیرکونیوم رشد فیلم به روش اکسید شدن آنودیک از این معادله پیروی می کند . وقتی آلومینیوم د رمجاورت اکسیژن خالص و خشک قرار می گیرد بین اکسیژن وآلومینیوم یک نوع پیل الکتریکی موضعی تشکیل می شود که سبب رشد فیلم می شود .
خوردگی یکنواخت :
خوردگی یکنواخت فلز آلومینیوم در فضای باز معمولا قابل اغماض است . محلول های دارای PH خارج از دامنه اثر ناپذیری در نمودار پتانسیل PH سبب خوردگی مواد ساخته شده از آلومینیوم می شوند. ملاط تازه تهیه شده هم قلیایی است ولذا خورنده آلومینیوم است از این رو برای اجتناب از گسترش مناطق حک شده در سطح فلز باید مراقبت شود که از پخش شدن ملاط جلوگیری شود . سطوح آلومینیومی که در تماس با بتون تازه هستند حتما در آغاز زدوده می شوند ولی به زودی با تشکیل اندود آلومینات کلسیم برروی آن ها از خوردگی بعدی جلوگیری می شود.
تشکیل حفره :
در اتمسفرهای باز آلوده ٬ حفره های کوچکی تشکیل می شوند که با چشم قابل رویت نیستند . روی این حفره ها جرم های کوچک محصولات خوردگی معمولا اکسید آلومینیوم و هیدروکسید آلومینیوم هستند ٬ تشکیل می شوند . حفره های کم عمق معمولا اثر چندانی بر استحکام مکانیکی ساختمان ها ندارند ٬ با این وجود جلای درخشنده فلز به تدریج از بین می رود و به جای آن اندود خاکستری – زنگاری محصولات خوردگی ظاهر می شود. اگر اتمسفر حاوی دوده فراوان باشد دوده توسط محصولات خوردگی جذب و رنگ زنگاری تیره ایجاد می شود .
اگر آلومینیوم به طور دائم در معرض آب قرار گیرد حفره دار شدن آن خیلی جدی خواهد بود . به خصوص اگر آب راکد باشد حضور اکسیژن وکلرید و یا یون های دیگر هالید ها تعیین کننده وجود حمله و شدت حمله خواهد بود . اگر یون های HCO[SUB]3[/SUB] و Cu[SUP]2+[/SUP]وجود داشته باشند خطر حفره دار بودن بیشتر خواهد بود البته مشروط بر این که پتانسیل تشکیل حفره بالا رود . بیرون حفره واکنش کاتدی انجام می گیرد که کنترل کننده سرعت تشکیل حفره است .
خوردگی دو فلزی : چون آلومینیوم یک فلز پست است خطر خوردگی دو فلزی در تماس مستقیم آن با یک فلز نجیب تر مثل فولاد وجود دارد . ولی شرط وقوع حمله٬ حضور یک الکترولیت در نقطه تماس است . لذا خوردگی دو فلزی در فضای بسته خشک به وجود نمی آید و خطر حمله خوردگی دو فلزی در اتمسفر باز وجود دارد . البته این نوع خوردگی روی سطحی که با دوده آلوده شده باشد هم پیش می آید .
خوردگی شکافی:
نوعی خوردگی شکافی در آلومینیوم در حضور آب پیش می آید نتیجه این خوردگی شکافی می تواند تشکیل اکسید آلومینیوم باشد که به صورت لکه های آب سبب بی رنگ شدن سطح می شود . زدودن لکه هاب آب دشوارو احتمالا غیر ممکن است .
خوردگی لایه ای :
خوردگی لایه ای که به خوردگی پوسته شدن هم معروف است بیشتر به موادی که غلتک می خورند یا روزن ران می شوند ازنوع AlCuMg و AlZnMg محدود می شود . مکان حمله د رلایه های موازی نازک در جهت حرکت به جلو بوده است و سبب می شود که رویه های فلزی که مورد حمله قرار گرفته اند از هم جدا شده و یا تاول هایی بر سطح فلز ایجاد شود . خوردگی لایه ای با قرار گرفتن فلز در آب راکد و یا اتمسفر در یایی هم به وجود می آید و مقاومت در برابر خوردگی لایه ای هم از روی عملیات پیر سازی تعیین می شود .
یكی دیگر ازخواص مشخصه آلیاژهای آلومینیوم مقاومت در مقابل خوردگی است. آلومینیوم خالص وقتی كهدر هوا قرار گیرد بلافاصله با یك لایه چسبنده اكسید آلومینیومی پوشیده می‌شود، اینلایه پوششی، مانع خوردگی می‌گردد. اگر در اثر سائیدگی این لایه كنده شود بلافاصلهدوباره تشكیل می‌گردد. ضخامت این لایه نازك طبیعی در حدود 025/0 میكرون (یك میكرون = یك هزارم میلی‌متر) است، با این وجود بقدری محكم است كه مانع موثری در مقابل اغلبمواد خورنده محسوب می‌گردد.البته برخی از آلیاژهای خاص آلومینیوم نسبت بهدیگران مقاومتر است. برای مثال گروه آلیاژهای Al-mg مخصوصاً در مقابل هوا و آب دریامقاوم است. از طرف دیگر آلیاژهای آلومینیوم حاوی مس یا روی از نظر مقاومت خوردگیضعیف‌تر و از نظر استحكام مكانیكی قویتر می‌باشد.
روش های زیر در جلوگیری از خوردگی به کار می رود :
حفاظت کاتد ی:
مصالح آلومینیوم غوطه ور در آب را می توان به روش حفاظت کاتدی در مقابل تشکیل حفره حفظ کرد. برای این کار پتانسیل الکترودی را تا مقدار زیر پتانسیل تشکیل حفره جسم در محیط مورد نظر پایین می آورند٬ با وجود این گاز هیدروژن می تواند در کاتد تشکیل شود که نتیجه آن بالا رفتن مقدار PH است . هرگاه PH بسیار بالا رود آلومینیوم احتمالا مورد حمله قرار می گیرد لذا از حفاظت اضافی آن باید اجتناب کرد .
لایه اکسید تشکیل شده در سطح آلومینیوم در معرض هوا از خصلت حفاظتی خوبی برخوردار است اما این لایه اکسید را می توان با برقکافت ضخیم تر کرد . این کار را آندی کردن می گویند و اکسیدی که به این ترتیب تشکیل می شود اندود اکسید آندی نامیده می شود . با آندی کردن فلز مقاومت در برابر خوردگی افزایش می یابد ضمن اینکه سطح با قرار گرفتن در فضای باز ظاهر جدیدی پیدا خواهد کرد . در موقع آندی کردن آلومینیوم شی فلزی اند پیل الکترولیتی را تشکیل می دهد . اندود اکسید آندی که طی برقکافت ایجاد می شود شامل یک لایه فشرده به صورت سد در نزدیک سطح فلز و لایه دیگری با منافذ ریز بر روی آن است .
رنگ کاری :
مصالح آلومینیومی را برای فضای باز مثل ساختمان ها نیاز به رنگ مقاوم به خوردگی ندارند . خوردگی اتمسفری ان قدر شدید نیست که بر مقاومت ساختمان اثر گذارد . در هر حال رنگ کردن آلومینیوم بیشتر به منظور زیبا سازی انجام می شود.
اگر مقاومت طبیعی آلومینیومبرای بعضی از محیط‌ها كافی نباشد در آن صورت روش هایی وجود دارد كه بتوان مقاومت آنرا افزایش داد. برخی از این روشها عبارتند از: پوشش دادن با آلومینیم ٬ آندایزه کردن یا آبکاری ٬ پوشش سخت دادن ومحافظت کاتدی .
پوشش آلومینیومی دادن Alcladding:
بطور كلی آلیاژهای آلومینیوم با استحكام زیاد از نظر خوردگی كم مقاومترین آنها محسوب می‌گردند. این مطلب بخصوص در مورد آلیاژهای حاوی درصدهای زیاد مس یا روی صادق است. از طرف دیگر مقاومت به خوردگی آلومینیوم خالص بسیار زیاد است. پوشش آلومینیومی دادن یكی از روش های افزایش مقاومت خوردگی به یك آلیاژ با استحكام زیاد است. در این فرآیند یك لایه آلومینیوم خالص به سطح آلیاژ مورد نظر متصل شده و در نتیجه در مجموعه خواص مورد نظر حاصل می‌شود. این روش مخصوصاً در محصولات ورقه‌ای مناسب است.
آندایزه كردن (آبكاری) Anodizing:
در این روش از مقاومت زیاد در مقابل خوردگی لایه پوششی كه بلافاصله بر روی سطح آلومینیوم تازه بریده شده تشكیل می‌گردد استفاده می‌شود. همانگونه كه قبلاً ذكر گردید این لایه عامل مقاومت به خوردگی طبیعی این فلز است. آندایزه كردن در واقع یك نوع ضخیم كردن لایه اكسیدی به ضخامت تا چندین هزار برابر ضخامت لایه اكسید طبیعی است. نتیجه عمل، لایه‌ای است سخت با ضخامت حدود 5/25 میكرون بر تمام سطح آلومینیوم كه علاوه بر مقاومت به خوردگی در مقابل سایش نیز استحكام كافی دارد. آندایزه كردن یك روش الكتریكی است كه انواع مختلف آن اساساً از نظر محلولی كه فلز در آن مورد عمل قرار می‌گیرد و ضخامت لایه اكسیدی حاصل، فرق می‌نماید. از این طریق پوشش دادن علاوه بر حفاظت سطحی گاهی به منظور تزئینی نیز استفاده می‌گردد اگر فلز آندایزه شده را با انواع رنگهای مختلف پوشش دهند رنگ حاصل تقریباً بصورت قسمتی از اكسید سطحی بدست می‌آید.
تاول زدن سطح قطعات آلومینیمی در هنگام عملیات حرارتی :
عواقب نفوذ هیدروژن بداخل مذاب از طریق واکنش سطحی مذاب با بخار آب در ریخته گری کاملا مشخص است. یک چنین واکنشی ممکن است در خلال عملیات حرارتی انحلال نیز با آلومینیوم جامد انجام گیرد که منجر به جذب اتم های هیدروژن شود. این اتم ها می توانند در حفره های داخلی با هم ترکیب شده و تشکیل مجموعه های گاز ملکولی دهند. در اثر حرارت دادن ماده فشار گازی موضعی ایجاد می شود و با توجه به اینکه در این دماهای بالا فلز دارای پلاستیسیته نسبتا زیادی است این امر منجر به تشکیل تاولهای غیر قابل جبران سطحی می گردد.
تاولهای ایجاد شده بر سطح قطعات آلیاژ آلومینیومی عملیات حرارتی شده در محیط مرطوب حفره های داخلی که این تاولها در آنجا ایجاد می شوند از تخلخل های اولیه شمش که از بین نرفته اند ترکیبات بین فلزی که در خلال تغییر شکل ترک خورده اند و احتمالا خوشه های مکانهای خالی اتمی در شبکه که ممکن است در اثر حل شدن رسوبات یا ترکیبات حاصل شده باشند ناشی می شوند. در این گونه موارد وجود تاولی که باعث خرابی ظاهر سطحی قطعه می گردد ممکن است تاثیر برروی خواص مکانیکی قطعات بگذارد. در هر حال بیش از حد گرم کردن قطعه منجر به تاول زدن می گردد زیرا هیدروژن به آسانی می تواند توسط مناطق ذوب شده جذب گردد که در این صورت مساله جدی تر می شود و باعث مردود شدن قطعه کار می گردد.
از آنجائی که حذف کامل حفره های داخلی در محصولات کار شده مشکل است ٬ لازم است مقدار بخار آب موجود در محیط کوره را به حداقل رسانید.اگر این امر امکان پذیر نباشد در آن صورت ورود یک نمک فلورایدی بداخل کوره در خلال عملیات حرارتی قطعات حساس می تواند از طریق کاهش واکنش سطحی قطعه با بخار آب مفید واقع شود.

 

[mitsomak]

خوردگی آلومینیم

خوردگی آلومینیم

جزوه خوردگي آلومنيوم


http://www.dl.metallurgyeng.com/notes/al_corrosion_www.metallurgyeng.com.pdf

 

[mitsomak]

خوردگی در منیزیم و آلیاژهای آن

خوردگی در منیزیم و آلیاژهای آن

خوردگی در منیزیم و آلیاژهای آن ​

خوردگی در منیزیم و آلیاژهای آن (Corrosion of Mg and Mg alloys) از مهمترین مباحث کاربردی در باره این فلز است. منیزیم یکی از سبک ترین فلزات با چگالی 1.7 گرم بر سانتی متر مکعب و شبکه کریستالی شش وجهی می باشد. حدود 2% از پوسته زمین از عنصر منیزیم تشکیل شده و آب دریا نیز یکی از منابع تقریباً بی پایان آن می باشد. این عنصر در سال 1808 کشف شده است اما تا سال 1920 تنها کاربرد آزمایشگاهی داشت و در سالهای بعد با شناخته شدن روش های ذوب و تصفیه ، آلیاژهای ریختگی آن گسترش و توسعه یافت.

مهمترین مزیت و خاصیت منیزیم که موجب گسترش روزافزون استفاده از آن در صنایع مختلف از جمله هوافضا، الکترونیک، حمل و نقل و اتومبیل شده است، نسبت استحکام به وزن بالای آن می باشد. اما مقاومت به خوردگی نسبتا ضعیف آنها بویژه در محیط های آب نمکی موجب محدود شدن استفاده از آنها گردیده است.

حضور ناخالصی های فلزات سنگین و نجیب مثل آهن، نیکل و مس مؤثرترین عامل در کاهش مقاومت به خوردگی آلیاژهای منیزیم می باشد که ناخالصی آهن مهم ترین بوده و به مانند کاتالیزوری، تسریع کننده واکنش احیا می باشد.

فازهای موجود در ریزساختار ونحوه توزیع آنها و همچنین انجام عملیات های مکانیکی، شیمیایی و حرارتی مختلف می تواند اثرات متفاوتی بر رفتار خوردگی آلیاژهای منیزیم داشته باشد. به خصوص در آلیاژهای ریختگی منیزیم –آلومینیوم، فاز β موجود در ریزساختار اثر قابل توجه ای در مقاومت به خوردگی آلیاژ دارد.

منیزیم در بیشتر محیط ها، به ویژه آنهایی که حاوی یون کلر می باشند ( آب دریا ) مقاومتی در برابر خوردگی ندارد. معمولاً زمانی که منیزیم در معرض محیطهای آبی، کشاورزی و بیشتر محیطهای صنعتی قرار گیرد، فیلم اکسیدی تشکیل شده روی آن، میتواند حفاظت قابل توجهی در برابر خوردگی اتمسفری فراهم آورد. بنابراین خاصیت، مقاومت به خوردگی محیطی آلیاژهای منیزیم بهتر از فولادهای نرم حتی در محیطهای آبی میباشد. عموماً سرعت خوردگی آلیاژهای منیزیم بین آلومینیوم و فولاد نرم قرار قرار میگیرد. این فیلم سطحی تشکیل شده ساختار هگزاگونال لایهای داشته که بین یونهای منیزیم و هیدروکسید متغیر است. ترک خوردن و تاب برداشتن این فیلم در آزمایش ها مشاهده شده اما اینکه این موضوع ناشی از خواص فیلم بوده و یا از آزاد شدن هیدروژن، کاملاً روشن نیست. در اکثر محیطها ، فیلم سطحی عمدتاً از Mg(OH)2 تشکیل شده است اما بسته به پتانسیل الکترود و pH محلول، فیلم محافظ می تواند MgO یا Mg(OH)2 باشد.

خوردگی منیزیم بر اساس واکنشهای الکترو شیمیایی ساده بوده و حل شدن منیزیم در محیطهای آبی، عموماً بر اساس واکنش الکتروشیمیایی با آب تا تولید هیدروکسید منیزیم و گاز هیدروژن ادامه مییابد. خوردگی در محیط های آبی اغلب به صورت کوپل های میکروگالوانیکی مابین سطح های آندی و کاتدی می باشد.

واکنش کلی به صورت زیر بیان میگردد:

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2​

براي نمايش در سايز اصلي بر روي نوشته كليك كنيد ، مشخصات تصوير هست 724 در189 پيكسل .

فرآیند احیاء یون های هیدروژن و ولتاژ اضافی هیدروژن فاز کاتدی، نقش مهمی در خوردگی منیزیم دارد. کاتدهای با ولتاژ اضافی پایین، آزاد شدن گاز هیدروژن را آسان میکنند و موجب افزایش سرعت خوردگی میشوند.

همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، منیزیم و آلیاژهای آن دارای کمترین پتانسیل استاندارد نسبت به سایر فلزات و آلیاژهای مهندسی میباشد .در 25 درجه سانتی گراد پتانسیل استاندارد الکترود منیزیم برابر با 2.3 - ولت میباشد که این عدد، در مورد منیزیم آزاد در تماس با محلول حاوی منیزیم دو ظرفیتی میباشد اما در محلولهای قلیایی پتانسیل 2.69 - ولت میباشد.

انواع خوردگی در منیزیم و آلیاژهای آن


انواع مختلفی از پدیده خوردگی در منیزیم و آلیاژهای آن رخ می دهد که بسته به شرایط محیطی و قطعه دارد. در ذیل بعضی از انواع آن آورده شده است:

1- خوردگی گالوانیکی

2- خوردگی موضعی

3- حفره دار شدن

4- خوردگی شیاری

5- خوردگی رشته ای

6- خوردگی تنشی

7- خوردگی بین دانه ای

8- خوردگی دما بالا




منبع:ویکی پی جی

 

[mitsomak]

خوردگی فولاهای زنگ نزن نیتریده شده

خوردگی فولاهای زنگ نزن نیتریده شده

بیشترین تحقیقات روی خواص خوردگی فولادهای پلاسما نیتریده شده روی فولادهای زنگ نزن انجام شده است . بهترین پاسخ به نیتریده کردن سطح فولادها هنگامی رخ میدهد که عناصر آلیاژی موجود در فولادها تمایل زیادی به نیتروژن داشته باشند که از جمله این عناصر میتوان از Cr ، Al ، Mo ، Mn ، V و Ti میباشند.
بی شک مهمترین عناصر در خواص خوردگی فولاهای زنگ نزن نیتریده شده کروم و نیتروژن هستند که هر دو در افزایش مقاومت به خوردگی موضعی این فولاد ها نقش دارند . کروم میتواند با ترکیب شدن با اکسیژن یک لایه فشرده و پیوسته از اکسیدی محافظ روی سطح تشکیل دهد و از آسیب های خوردگی تا حد زیادی جلوگیری کند. نیتروژن در طول فرآیند خوردگی حل خواهد شد و با یون مثبت هیدروژن واکنش داده و NH4+ را تشکیل میدهد . با وجود این واکنش کاتدی [N] + 4H+ + 3e- NH4+ ، PH موضعی افزایش پیدا کرده و پسیو شدن مجدد تا حد زیادی تسهیل میگردد.
اما باید توجه داشت که تاثیر مثبت نیتروژن و کروم هنگامی انجام میپذیرد که هر دو این عناصر به صورت محلول جامد در ترکیب با یک میزان حداقلی و یا حداقل بصورت تکفاز موجود باشند . اگر نیترید کروم تشکیل شود لایه نیتریده شده از نیتروژن و کروم تهی خواهد شد که این امر مانع تشکیل لایه های پسیو روی سطح و همچنین تخریب مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن میشود .
نیتریده کردن فولادهای زنگ نزن آستنیتی در دمای بالای 500 (_ ^0)C میتواند باعث افزایش چشمگیر خواص سایشی و سختی سطح شود. اما مقاومت خوردگی فولادهای زنگ نزن آستنیتی پس از نیتریده کردن به شدت کاهش مییابد که این امر ناشی از تشکیل نیترید کروم و خالی شدن کروم در شبکه لایه نیتریده شده است .
مطالعات اخیر نشان میدهد که تشکیل نیترید کروم اگر دمای نیتریده کردن به کمتر از حدود 400 (_ ^0)C کاهش یابد میتواند کاهش یابد که این امر ناشی از محدود کردن تحرک کروم است . همچنین مشخص شده است که یک آستینت گسترش یافته که?_(N ) یا فاز S نامیده میشود همزمان میتواند در لایه نیتریده تشکیل شود . به دلیل خواص برتر فاز S ، فولادهای زنگ نزن آستینتی نیتریده شده در دمای پایین سختی سطحی بسیار بالا یک مقاومت سایش خوب و مهمتر از آن یک مقاومت به خوردگی عالی خواهند داشت ( حضور نیتروژن بصورت محلول جامد در فاز استینت باعث افزایش زیاد مقاومت به خورگی فاز آستینت میشود ).
در سال های اخیر تلاش های زیادی در جهت پیشرفت خواص خوردگی و سازگاری با بدن فلزات و آلیاژهای استفاده شده در بدن بعنوان ایمپلنت انجام شده است . فولاد زنگ نزن 316L به طور گسترده ای در اتصالات زانو یا هیپ مصنوعی به عنوان اتصالات داخلی مورد استفاده قرار گرفته است . این ایمپلنت ها باید خواص مکانیکی بسیار بالایی در حد یا بالاتر از اجزاء آسیب دیده بدن داشته باشد . برخلاف دیگر فولادهای زنگ نزن ، فولاد زنگ نزن 316L دارای خواص فرو مغناطیس نیست که این اجازه میدهد بیمار با این نوع ایمپلنت تحت بررسی های رزونانس مغناطیسی قرار بگیرد . زنگ نزن بودن این نوع فولادها ناشی از تشکیل فیلم اکسیدی نازک و چسبنده غنی از کروم میباشد . اما در نقائص سطحی مانند شیار ها و حفرات سرعت خوردگی موضعی میتواند بطور چشمگیری افزایش یابد که این امر ناشی از یک پسیو شدن مجدد غیر کامل سطح ناشی از کمبود اکسیژن است . با توجه به این امر تلاش هایی جهت بررسی مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن آستینتی از نوع 316 پلاسمایی نیتریده شده در سال های گذشته انجام شده است . با توجه باینکه نیتریده کردن سطح بصورت پلاسمایی تاثیر چشمگیری روی افزایش خواص سایشی این نوع فولاها دارد .
همچنین با توجه به مزایای استفاده از ایمپلنت های متخلخل تلاش های اندکی در جهت نیتریده کردن پلاسمایی فولاد زنگ نزن 316L سینتر شده انجام گرفته است . عملیات نفوذی پلاسمایی روی مواد سینتر شده مزایایی را نسبت به روش های مرسوم مانند نیتریده کردن گازی یا حمام نمک دارد . در واقع نیتریده کردن با حمام نمک با توجه به حضور تخلخل در این مواد مناسب نیست . پس از عملیات حمام نمک یک تمیزکاری بسیار گسترده برای قطعات سینتر شده ضروری است زیرا نمک های باقیمانده داخل حفرات این مواد میتواند باعث خوردگی شود. در طول نیتریده کردن گازی نیز گاز به درون حجم ماده نفوذ میکند که باعث یک سخت شدن نفوذی میشود . این امر در مواد سینتر شده به دلیل وجود تخلخل و سطح بالا باعث ترد و شکننده شدن میشود . حضور نیتروژن حل شده در مقیاس بالا نیز منجر به تغییرات ابعادی غیر مناسب میشود . راه جلوگیری از این مشکلات در روش های معمولی ذکر شده بستن حفرات و تخلخل های مواد سینتر شده است . اما نیترید کردن پلاسمایی تاثیر حفرات را روی لایه اصلاح شده کاهش میدهد که باعث کنترل بهتر سختی و عمق نفوذ میشود . بنابراین در این روش بستن حفرات نیاز نیست .
در یکی از تحقیقات انجام شده فولاد زنگ نزن 316L بصورت پلاسمایی نیتریده شده و مورد بررسی قرار گرفته است . فرآیند نیتریده کردن پلاسمایی با استفاده از یک تجهیزات صنعتی با یک منبع قدرت پالسی مستقیم و یک محفظه با قطر 600 mm و ارتفاع 1200 mm انجام شده است دمای نیتریده کردن با استفاده از یک ترموکوپل در تماس با نمونه ها اندازه گیری شده است . قبل از نیتریده کردن جهت از بین بردن فیلم اکسیدی سطح نمونه ها تحت فرآیند پاشش بمدت دو ساعت و با استفاده از یک مخلوط گازی 60% Ar و 40% N2 قرار گرفتند . پارامترهای فرآیند نیتریده کردن در جدول آمده است .
در شکل تصویر SEM سطح مقطع نمونه ، ریز ساختار نمونه نیتریده شده در دمای 410 (_ ^0)C را نشان میدهد ، در جاییکه دو لایه مشخص شده است و ضخامت کل تقریبا" 6 ?mمیباشد . در این شکل ترکیب شیمیایی متوسط مطابق با هر لایه از منطقه نیتریده شده مشخص شده است . میکرو آنالیز EDS از دو لایه یک اختلاف غلظت نیتروژن را بین آن ها نشان میدهد که غلظت بالاتر 22.5% نیتروژن مربوط به لایه بیرونی و تنها 9.3% نیتروژن برای لایه داخلی تعیین شده است .





طیف پراش اشعه ایکس فولاد زنگ نزن 316L بدون عملیات و در حالت نیتریده شده پلاسمایی در 310 (_ ^0)C در شکل نشان داده شده است . پیک های مشاهده شده در فولاد زنگ نزن نیتریده نشده مربوط به ساختار آستینتی میباشد . اما برای نمونه نیتریده شده پلاسمایی یک دسته پیک ها مشاهده میشود که منطبق باهیچ پراشی از استاندارد اشعه ایکس ASTM نمیباشند . این پیک ها متعلق به یک فازشبه پایدار است که آستینت گسترش یافته ?_N یا فاز S نامیده میشود . نشان دهنده گسترش یک شبکه است که ناشی از شرکت نیتروژن در مکان های بین بشین ساختار آستینتی fcc است . پراش اشعه ایکس همچنین در کنار فاز آستینت گسترش یافته که پیک ضعیف نیترید کروم را نشان میدهد .


پروفیل عمق سختی نمونه نیتریده شده در شکل بوسیله انجام دادن تست سختی Knoop تعیین شده است . نزدیک سطح لایه نیتریده شده در فاصله 1 ?mاز سطح مقدار بدست آمده که حدود 17.7 GPa بوده است منطبق با مقادیر سختی متوسط دو لایه میباشد و میتواند به تشکیل فاز آستینت گسترش یافته سخت که یک محلول جامد فوق اشباع نیتروژن در آستینت است وحضور نیترید کروم مربوط شود .


شکل منحنی های پلاریزاسیون نمونه های 316L عادی و نیتریده شده در یک محلول هوا دهی شده کلرید سدیم 9 g/l (سرم فیزیولوژیکی ) در PH برابر 6.3 و دمای 37 (_ ^0)C را نشان میدهد . منحنی پلاریزاسیون آندی فولاد زنگ نزن 316L نیتریده شده میتواند به دو منطقه تقسیم شود . در منطقه اول حل شدن فولاد 316L بطور سینتیکی محدود شده و جریان آندی به آرامی با پتانسیل افزایش مییابد . که نشان دهنده یک رفتار شبیه پسیو است . در نهایت یک ناحیه ترنس پسیو وجود دارد که در پتانسیل بحرانی (Epit ) شروع میشود . در جاییکه افزایش سریع در مقدار جریان ناشی از شکست لایه پسیو رخ میدهد . این پدیده معمولا" بعنوان خوردگی حفره ای شناخته میشود و پتانسیلی که در آن یک افزایش سریع از چگالی جریان رخ میدهد معمولا" بعنوان پتانسیل حفره ای شدن یا پتانسیل شکست نامیده میشود .


جدول نتایج خوردگی تعیین شده از آزمایش های بالا را نشان میدهد . این نتایج نشان میدهد که نیتریده شده تقریبا" مقاومت به خوردگی مشابهی با فولاد زنگ نزن 316L عادی دارد . بعنوان یک نتیجه از فرآیند نیتریده کردن پتانسیل خوردگی فولاد زنگ نزن 316L عادی کمی به سمت پتانسیل های مثبت انتقال پیدا میکند . چگالی جریان خوردگی کاهش مییابد و مقاومت پلاریزاسیون افزایش مییابد . علیرغم این پیشرفت های جزئی گسترش و بهبود خواص مکانیکی بطور دلخواه و منطق با شرایط آزمایش نبوده است و قابلیت استفاده در شرایط ارتوپدی را ندارد .


دلیل اصلی این رفتار ناشی از تشکیل نیترید کروم در لایه ترکیب میباشد که باعث خالی شدن کروم از داخل شبکه میشود . اگر درصد کروم زیر 11-12% در این منطقه باشد گفته میشود که فولاد حساس شده است و سپس هنگامیکه در معرض یک محیط خورنده قرارمیگیرد با مکانیزم خوردگی گالوانیک مورد حمله واقع میشود .
تمایل به خوردگی حفره ای میتواند از مقادیر مربوط به پتانسیل حفره دار شدن که در جدول معین شده بررسی شود . اگر پتانسیل حفره دارشدن نزدیک به پتانسیل خوردگی باشد پلاریزاسیون کوچکی نیاز است تا تشکیل حفره ها آغاز شود. بنابراین نمونه هایی که تمایل زیادی به نشان داده حفره دار شدن دارند مقادیر Epit – Ecorr کوچکی دارند .
نمونه هایی که بطور سطحی خورده شده اند با استفاده از SEM مورد بررسی قرار گرفته و مورفولوژی سطحی آن ها در شکل آمده است . خوردگی حفره ای گسترده ای برای نمونه های فولاد زنگ نزن 316L نیترید شده رخ داده است . این نتایج نیز رسوب نیترید کروم در زمینه آستینت گسترش یافته را پیشنهاد میکند . ریز ساختار غیرهموژن خوردگی را به دلیل واکنش سلول الکترولیتیکی بین ذرات فاز ثانویه و شبکه افزایش میدهد . درحالیکه یک ساختار هموژن از واکنش سلول داخلی مصون است . بنابراین با رسوب نیترید کروم و خالی شدن شبکه از آن سلول های گالوانیک موضعی بوجود میاید که خوردگی حفره ای را بیشتر میکند .


فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 420 بطور گسترده ای در ساخت پره های توربین و اجزاء شیر به دلیل مقاومت به خوردگی بالا مقاومت به شوک و پلاستیسیته بالا مورد استفاده قرار میگیرد . اما سختی و مقاومت به سایش پایین گاهی کاربردهای صنعتی آن را محدود میکند . بر خلاف فولادهای زنگ نزن آستینتی تنها تعداد کمی تحقیق روی نیتریده کردن پلاسمایی دمای پایین فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی بخصوص 420 انجام شده است.
در تحقیقی رفتار فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 420 نیتریده شده پلاسمایی با منبع قدرت مستقیم پالسی در دماهای 350 ، 450 و 550 درجه سانتیگراد انجام شده است . میکروسختی روی مقطع نمونه ها بر حسب عمق آنها انجام شده که در شکل پروفیل سختی بر حسب عمق ملاحظه میشود . نتایج نشان دهند ه رشد سختی قابل ملاحظه در اثر نیتریده کردن مخصوصا" در دماهای پایین تر است . در یک عمق معین (حدود 100 ?m ) زیر سطح نمونه نیتریده شده سختی نمونه به تدریج باعمق کاهش پیدا میکند . این رفتار احتمالا" ناشی از لایه نفوذی نیتروژن است .


آنالیز متالوگرافی نشان میدهد که سطح همه نمونه های نیتریده شده در دماهای مختلف شامل دو لایه است : یک لایه ترکیبی در بالا و یک لایه نفوذی هیدروژن در پایین . با اچ کردن مرز واضحی بین لایه ترکیبی ولایه نفوذی نیتروژن برای همه نمونه های نیترید شده وجود دارد که در شکل دیده میشود .مشخص است که لایه ترکیبی و لایه نفوذی هیدروژن با سرعت های مختلفی خورده میشوند . ضخامت متوسط لایه های ترکیبی اندازه گیری شده برابر 90 ، 105 و 130 میکرومتر برای نمونه های نیتریده شده در دماهای 350 ، 450 و 550 درجه سانتیگراد میباشد . عمق منطقه نفوذی به دلیل مشخص نبودن یک مرز مشخص قابل اندازه گیری نیست .


ترکیب شیمیایی فازها در لایه نیتریده بوسیله آنالیز اشعه ایکس بررسی شده که نتایج آن در شکل آمده است . شکل نمونه نیتریده نشده را نشان میدهد که دارای فاز ? (مارتنزیت) است . شکل نمونه نیتریده شده در 350 (_ ^0)C را نشان میدهد که بخش اصلی آن شامل نیترید آهن ? است . در همین شکل در 42.80 یک پیک از محلول جامد فوق اشباع نیتروژن موجود است و این پیک با هیچ فاز ممکن از قبیل آهن نیترید آهن و نیترید کروم در سطح نیتریده شده منطبق نیست . این فاز میتواند بعنوان مارتنزیت گسترش یافته یا ?_N تلقی شود. فاز مارتنزیت گسترش یافته و نیترید کروم ? باعث بوجود آمدن مقادیر سختی سطحی بالا شدند .
فاز غالب در لایه سطح نیتریده شده 450 (_ ^0)C نیترید آهن?^' میباشد و مقدار نیترید آهن ? خیلی کمتر از سطح نیتریده شده در 350 (_ ^0)C میباشد . نیترید کروم نیز روی سطح مشخص شد . مارتنزیت گسترش یافته بدلیل اینکه پیک هایش روی نیترید آهن ? و نیترید کروم میافتد دقیقا" نمیتواند تعیین شود اما انتظار حضور آن در این دمای نیتریده کردن وجود دارد .
مقدار نیترید آهن?^' روی لایه سطحی نیتریده شده در 550 (_ ^0)C بیشتر افزایش یافته و مقدار نیترید آهن ? کاهش چشمگیری دارد تا آنجا که تقریبا" پیک های ? ناپدید شده اند .پیک مربوط به مارتنزیت گسترش یافته نیز از بین رفته است و نیترید کروم درلایه نیتریده مشخص شده است . به نظر میآید نیتروژن با کروم در طول نیتریده کردن در 550 (_ ^0)C واکنش داده و مستقیما" رسوب نیترید کروم را ایجاد کرده است . بنابراین مقدار نیتروژن در محلول جامد کاهش مییابد و گسترش شبکه نیز از بین میرود و پیک پراش اشعه ایکس بجای قبلی خود ( مارتنزیت ) منتقل میشود .


مورفولوژی سطح خورده شده نمونه های عادی و نیتریده شده پس از 120 ساعت تست کردن در بخار نمکی در شکل نشان داده شده است . زنگ آهن قرمز و خوردگی حفره ای شدید میتواند روی نمونه های نیتریده شده در 450 و 550 درجه سانتیگراد همانند نمونه بدون عملیات دیده شود و بیشترین آسیب خوردگی روی نمونه نیتریده شده در 550 (_ ^0)C رخ میدهد . اما رفتار خوردگی حفره ای نمونه نیتریده شد در 350 (_ ^0)C بطور مشخص افزایش یافته است .


شکل مورفولوژی سطحی نمونه های عادی ونیتریده شده را پس از تست پاشش نمکی و پس از برداشتن محصولات خوردگی نشان میدهد . مطابق با شکل نمونه نیتریده شده در 550 (_ ^0)C بیشترین خوردگی را دارد و تعداد زیاد و عمیقی حفره های خوردگی روی سطح دیده میشود. حفرات خوردگی روی نمونه های نیتریده شده در 450 (_ ^0)C دارای اندازه کوچکتر و پراکنده تر هستند . نمونه های نیتریده نشده و نیتریده شده در 350 (_ ^0)C نیز تحت خوردگی حفره ای هستند اما حفرات خوردگی روی نمونه نیتریده شده کوچکتر و کمتر از نمونه نیتریده نشده است .


نیتریده کردن در 450 و 550 درجه سانتیگراد مقاومت خوردگی نمونه های فولادی 420 را بدلیل تشکیل نیترید کروم و خالی شدن کروم درمحلول جامد لایه نیتریدی را کاهش میدهد . اما نیتریده کردن پلاسمایی در 350 (_ ^0)C مانع تشکیل نیترید کروم میشود و تشکیل فازهای پایدار نیترید آهن ? و مارتنزیت گسترش یافته روی سطح نیتریده شده را پیشرفت میدهد . بنابراین باعث افزایش قابل ملاحظه در خواص خوردگی فولاد 420 میشود .


شکل منحنی های پلاریزاسیون آندی برای نمونه های فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 420 عادی و نیتریده شده پلاسمایی را نشان میدهد . میتوان ملاحظه کرد که نمونه نیتریده نشده یک منطقه پسیو مشخص ندارد و پتانسیل خوردگی آن -0.58 V است . نمونه نیتریده شده در 550 (_ ^0)C نیز منطقه پسیو ندارد که این امر ناشی از تشکیل نیترید کروم و تخلیه کروم در محلول جامد لایه نیتریده است که با خوردگی حفره ای همراه میباشد . برای نمونه نیتریده شده در 350 (_ ^0)C پتانسیل خوردگی -0.52 V است و منحنی پلاریزاسیون یک منطقه پسیو مشخص را نشان میدهد . منحنی های پلاریزاسیون در شکل که پتانسیل حفره دار شدن 0.05 V برای نمونه نیتریده شده در 350 (_ ^0)C است . که خیلی بیشتر از پتانسیل های خوردگی نمونه نیتریده نشده و نیتریده شده در 550 (_ ^0)C است .


علیرغم کارهایی که روی خواص خوردگی فولادهای زنگ نزن نیتریده شده پلاسمایی انجام شده کارهای بسیار محدودی روی خوردگی دیگر فولادهای نیتریده شده انجام گرفته است . یک از این تحقیقات تاثیر نیتریده کردن پلاسمایی روی خواص خوردگی فولاد فریتی کربن بالای کم آلیاژ SAE 52100 را بررسی کرده است . این فولاد بیشتر در آمریکا مورد استفاده قرار میگیرد .
در این مورد نیتریده کردن پلاسمایی در یک منبع قدرت پالسی مستقیم در زمان های متفاوت و در دماهای 450 ، 500 و 560 درجه سانتیگراد انجام شده است . گاز مورد استفاده ترکیبی از 65% H2 و 35% N2 انتخاب شده و این عملیات در بازه ولتاژی 540-710 V مستقیم و فرکانس 10 Hz و دوره کاری 66% صورت گرفته است .
فازهای ایجاد شده در زمان های مختلف روی سطح نیتریده شده با استفاده از پراش اشعه ایکس در شکل مشخص شده اند .در نمونه نیتریده نشده تنها پیک آهن آلفا دیده می شود. برای نمونه نیتریده شده در 450 (_ ^0)C ، تنها پیک های ضعیف نیترید آهن ?^' بهمراه پیک قوی آهن آلفا دیده میشود . نیتریده کردن پلاسمایی در دماهای 500 و 560 درجه سانتیگراد باعث تشکیل مقادیر کمی نیترید آهن ? در کنار نیترید آهن?^' و آهن الفا شده است . باید در نظر داشت که شدت پیک های نیترید آهن با زیاد شدن زمان نیتریده کردن در یک دمای خاص افزایش مییابد .


نمونه های نیتریده شده تحت تست پلاریزاسیون در یک محلول کلرید سدیم 3.56% قرار گرفتند. دیاگرام های مربوط به پلاریزاسیون در شکل نشان داده شده اند . این منحنی های مربوط به نمونه عادی و نمونه های نیتریده شده برای 3h و در دماهای مختلف است . نتایج حاصل از این تست های پلاریزاسیون در جدول نمایش داده شده است . ملاحظه میشود که با افزایش دمای نیتریده کردن پتانسیل خوردگی افزایش مییابد . این مسئله در جایی است که چگالی جریان خوردگی و سرعت خوردگی کاهش مییابد و مقاومت پلاریزاسیون روند رو به رشد دارد . معنای دقیق این حرف افزایش مقاومت به خوردگی با نیتریده کردن است .


همچنین وقتی که رفتار نیتریده کردن برای 1 و 5 ساعت بررسی شود این روند قابل مشاهده است . پدیده مقاومت به خوردگی میتواند حضور یک لایه فشرده روی سطح مربوط شود . از آنجا که نیترید یک فاز نجیب است تشکیل نیترید بیشتر میتواند به پوشش سطح از حملات خوردگی کمک کند و با این دلیل با افزایش زمان و دمای نتیریده کردن مقاومت خوردگی افزایش مییابد . هنگامیکه نیترید افزایش مییابد از تکه های پراکنده روی سطح بسمت یک طبیعت واحد پیش میرود .


شکل تغییرات پتانسیل خوردگی و سرعت خوردگی با زمان نیتریده کردن را برای چند دمای مختلف نشان میدهد . می بینیم که با افزایش زمان و دمای نیتریده کردن پتانسیل خوردگی افزایش یافته است . سرعت خوردگی روند معکوسی را دنبال میکند و نهایتا" کاهش شدیدی در سرعت خوردگی پس از نیتریده کردن پلاسمایی را نشان میدهد . افزایش در پتانسیل خوردگی بهمراه افزایش زمان نیتریده کردن احتمالا" مربوط به افزایش حجم بخش نیتریدهای تشکیل شده در دما و زمان بالاتر نیتریده کردن برمیگردد .

 

[mitsomak]

خوردگی گالوانیکی در منیزیم

خوردگی گالوانیکی در منیزیم

خوردگی گالوانیکی در منیزیم​

آلیاژهای منیزیم بسیار مستعد خوردگی گالوانیکی هستند. در جدول سری الکتروموتیوی، منیزیم در پتانسیلهای فعال قرار داشته و لذا هنگامی که با فلزات نجیب تر از خود کوپل می شود دچار خوردگی گالوانیکی می گردد. برای کوپل آلیاژهای منیزیم با سایر فلزات رابطه زیر طبق قانون دوم کیرشهف، رابطه زیر وجود دارد :

γc –γMg = i( Re +Rm(​

γc : پتانسیل پلاریزاسیون کاتد( فلز غیر مشابه)

γMg : پتانسیل پلاریزاسیون آند ( آلیاژ منیزیم)

Re : مقاومت الکترولیت

Rm : مقاومت مربوط به بخشهای مختلف مدار پیل

Rm معمولا کوچک و قابل صرف نظراست.

خوردگی گالوانیکی معمولا به صورت خوردگی موضعی شدید منیزیم ( به عنوان آند) در کنار کاتد دیده میشود. کاتدها میتوانند خارجی باشد ( منیزیم در تماس با سایر فلزات) و یا ممکن است داخلی باشد ( فازهای ثانویه یا نا خالصی). این دو نوع خوردگی در شکل زیر نشان داده شده است.

a) خوردگی گالوانیکی خارجی

b) خوردگی گالوانیکی داخلی

فلزات در ترکیب با منیزیم تاثیرات متفاوتی بر رفتار خوردگی آن دارند. تأثیر گالوانیکی آلیاژهای آلومینیوم بر منیزیم عموماً کم میباشد. در اتمسفرهای روستایی، شهری و صنعتی هیچ یک از آلیاژهای تجاری آلومینیوم سبب خوردگی گالوانیکی منیزیم و آلیاژهای آن نمیشود اما در آب دریا و یا در محلول کلرید سدیم اثرات جزیی خوردگی گالوانیکی مشاهده میشود. فلزاتی که دارای ولتاژ اضافی هیدروژن کم می باشند مانند نیکل، آهن و مس، کاتدهای مؤثری بوده و موجب خوردگی شدید منیزیم میشوند.

میزان خوردگی منیزیم در کوپل گالوانیکی به مقدار اختلاف پتانسیل منیزیم با فلز کوپل شده در جدول الکتروموتیوی بستگی دارد. مکانیزم پلاریزاسیون کوپل منیزیم در محلول آب نمک توسط آزاد سازی هیدروژن در کاتد کنترل میشود، لذا فلزات با ولتاژ اضافی هیدروژن پایین مانند نیکل، آهن و مس، کاتدیهای موضعی جهت آزادسازی هیدروژن را ایجاد می کنند ودر نتیجه موجب تشدید خوردگی گالوانیکی میگردند و فلزاتی که ولتاژ اضافی هیدروژن بالاتری دارند مانند آلومینیوم، روی و کادمیم اثر تخریبی کمتری داشته اگرچه کاملاً هم با منیزیم سازگار نمیباشند.

یکی از مهم ترین عوامل موثر بر میزان خوردگی گالوانیکی، مساحت نسبی آند (منیزیم) و کاتد ( فلز غیر مشابه) است. یک کاتد بزرگ کوپل شده با سطح کوچکی از منیزیم سبب انحلال سریع منیزیم میگردد، زیرا چگالی جریان گالوانیکی در آند کوچک، بسیار بالا بوده و موجب محدود شدن پلاریزاسیون آندی در محلولهای کلریدی میگردد. این مسئله در آلیاژهای منیزیم رنگ شده، مشاهده شده است، که در آنها یک ترک کوچک در پوشش ( در محل اتصال ) موجب ایجاد دانسیته جریان گالوانیکی بزرگی در منطقه مذکور شده است.

شکل زیر خوردگی گالوانیکی در قسمت قنداق تفنگ ww ΙΙ ایتالیایی که به مدت 45 سال در اتمسفر باز قرار داشته است را نشان می دهد.

جهت پیشگیری از خوردگی گالوانیکی آلیاژهای منیزیم ملاحظات زیر پیشنهاد شده است:

· طراحی مناسب جهت جلوگیری از حبس شدن آب نمک در محل اتصال منیزیم با فلزات غیر مشابه

· افزایش مقاومت در بخش فلزی مدار توسط عایق ها یا در داخل الکترولیت مدار توسط افزایش طول مدار الکترولیتی

· انتخاب سازگارترین فلز غیر مشابه با منیزیم

· استفاده از پوششهای حفاظتی روی کل اتصالات

هدایت و رسانایی محیط، فاصله کم بین آند و کاتد و قابلیت پلاریزاسیون کم آند و کاتد نیز بر میزان سرعت خوردگی گالوانیکی مؤثر است.

 

[mitsomak]

خوردگی موضعی و حفره دار شدن در منیزیم

خوردگی موضعی و حفره دار شدن در منیزیم

خوردگی موضعی در منیزیم​

این نوع خوردگی به شکلهای حفره دار شدن، شیاری و رشته ای ایجاد میشود. خوردگی بین دانهای نیز با توجه به ساختار متالورژیکی می تواند نوعی خوردگی موضعی در نظر گرفته شود.

---

حفره دار شدن ( Pitting ) در منیزیم​

خوردگی حفره دار شدن (Pitting) معمولترین نوع خوردگی مشاهده شده در آلیاژهای منیزیم میباشد. منیزیم طبیعتاً فلزی غیرفعال[1] بوده و زمانی که در پتانسیل آزاد خوردگی خود ، Ecorr، در معرض یونهای کلریدی و در محیط غیر اکسیدی قرار میگیرد، خوردگی حفره دار شدن در آن رخ میدهد. در نتیجه میتوان گفت، خوردگی آلیاژهای منیزیم در محلولهای نمکی و قلیایی به شکل حفره دار شدن می باشد. غلظت یون کلر بیشترین تأثیر را در شروع و اشاعه حفرهها در سطح آلیاژهای منیزیم دارد.

این نوع خوردگی، سبب جدایش و تورم مناطقی از سطح گشته که در نتیجه آن، کریستال ها ی منیزیم به همراه محصولات خوردگی جدا می شود. در ادامه، خوردگی در این نوع نواحی پیش رفته و سبب ایجاد حفره هایی نامنظم می گردد که به مرور زمان بزرگتر می شوند. آلوده شدن با فلزات سنگین موجب تشدید حفره دار شدن عمومی میگردد. شکل زیر شماتیک حفره دار شدن را نشان می دهد.

در شرایط صنعتی معمول، خوردگی یکنواخت است اما در شرایط غوطه وری به صورت نامنظم است چون بعضی نواحی نسبت به بقیه آندی تر شده و در آن نواحی حفره دار شدن اتفاق میافتد . شکل زیر سطح حفره دار شده آلیاژ منیزیم را نشان می دهد.

---

خوردگی شیاری در منیزیم​

پدیده خوردگی شیاری در اثر گسترش یافتن یک ناحیه آندی در محل شیار و ممانعت از ورود اکسیژن به آن و وجود یک ناحیه کاتدی بیرون از محل شیار که غلظت اکسیژن در آن بالاست، رخ می دهد. مکانیزم این خوردگی بر اساس تشکیل پیل های غلظتی کاتیونی و آنیونی می باشد. به علت آنکه منیزیم به تفاوت غلظتی اکسیژن چندان حساس نمی باشد این نوع خوردگی در آن کمتر اتفاق می افتد.


.

 

[mitsomak]

خوردگی رشته ای در منیزیم

خوردگی رشته ای در منیزیم

خوردگی رشته ای در منیزیم​

خوردگی رشته ای در اثر حرکت یک سلول خوردگی فعال در سطح فلز از سویی به سوی دیگر ایجاد شده که سر رشته آند و انتهای آن کاتد می باشد. این نوع خوردگی در زیر لایه های آبکاری و پوشش های محافظ اتفاق میافتد که شماتیک آن در شکل زیر نشان داده شده است. آلیاژ های منیزیم رنگ شده، وقتی در معرض هوای مرطوب قرار میگیرند و یا زمانی که در محلول کلریدی کاملا غوطه ور می شوند ممکن است دچار خوردگی رشته ای شوند.

---

خوردگی مرزدانه ای در منیزیم​

این نوع خوردگی در آلیاژهای منیزیم بسیار کم اتفاق می افتد و تنها در محلول اسید کرومیک حاوی مقادیر جزیی یون کلر یا سولفات، تمایل اندکی به خوردگی دانه ای نشان می دهند.

در این نوع خوردگی، فازهای مرز دانه نسبت به داخل دانه کاتدی بوده و در نتیجه خوردگی روی دانه ها متمرکز می شود و اجزای مرز دانه نه تنها به خوردگی مقاوم تر هستند بلکه به صورت کاتدی به وسیله دانه همسایه محافظت می شوند.

---

خوردگی تنشی (SCC ) در منیزیم​

وجود تنشهای کششی پسماند حاصل از فرایندهای تولید، موجب ایجاد SCC و شکست در زمان بهره برداری میگردد. این نوع خوردگی در آلیاژهای منیزیم معمولا درون دانه ای بوده و شاخه شاخه شدن ترک در آن به خوبی دیده میشود. معمولا قطعات ریختگی نسبت به محصولات کار شده با ترکیب یکسان، حساسیت کمتری به SCC دارند. آلیاژهای اکسترود شده AZ61H و AZ80A شدیدا نسبت به SCC حساس بوده و آلیاژهای ریختگی با 10-6 % آلومینیوم، حساسیت کمتری داشته و آلیاژهای ریختگی AZ31B و ZK51B ایمن به نظر میرسند.

افزودنیهای آلیاژی مثل آلومینیوم و روی، موجب گسترش SCC می شوند و افزودن قلع بهبودی اندکی را به همراه دارد. در واقع آلیاژهای Mg-Al نسبت به همه آلیاژهای منیزیم حساسیت بیشتری به خوردگی تنشی داشته و با افزایش مقدار آلومینیوم این حساسیت بالا میرود. در شکل زیر نمونه ای از SCC ایجاد شده در آلیاژ AZ91 دیده می شود.

منیزیم خالص نسبت به SCC حساس نیست. آلیاژهای Mg-Zn حساسیت متوسطی داشته و آلیاژهایی که نه حاوی روی و نه آلومینیوم هستند، مقاومترین نوع آلیاژ به SCC هستند. عموماً پس از عملیات جوشکاری، جهت حذف احتمال ایجاد خوردگی تنشی ناشی از تنشهای پسماند، عملیات تنش زدایی بر روی آلیاژهای منیزیم حاوی آلومینیوم صورت میپذیرد.

به نظر میرسد که در محیطهای قلیایی با PH>10.2 ، آلیاژهای منیزیم نسبت به خوردگی تنشی مقاوم هستند. در محلولهای خنثی حاوی کلریدها و حتی در آب مقطر، حساسیت به ترک خوردن وجود دارد و در آخر اینکه، آلیاژهای منیزیم در محلولهای فلوئورید یا حاوی فلوئورید نسبت به SCC مقاوم هستند.

---

خوردگی خستگی در منیزیم​

وجود محیط خورنده میتواند تنش متناوب قابل تحمل را در فرآیند خستگی کاهش دهد. تحقیقات اندکی روی خوردگی خستگی آلیاژهای منیزیم صورت گرفته است و دیده شده که، شیب منحنی خستگی با محیط خورنده و ترکیب آلیاژ تغییر میکند. این آلیاژها در هوای خشک، حد خستگی نشان داده و استحکام خستگی آنها در محلولهای آب نمک یا آب مقطر، کمتر از استحکام خستگی آنها در هوا میباشد. شکل زیر شماتیک اثر محیط خورنده را بر طول عمر خستگی نشان می دهد.

---

خوردگی دما بالای منیزیم​

در دماهای بالا و در حضور اکسیژن، سرعت اکسیداسیون منیزیم تابع خطی از زمان بوده که نشان دهنده وجود اکسید غیر محافظ روی سطح منیزیم است. با افزایش دما سرعت اکسیداسیون به طور قابل ملاحظهای افزایش مییابد. بیشتر عناصر آلیاژی مثل آلومینیوم و روی، سرعت اکسیداسیون را بالا می برند.

 

[mitsomak]

خوردگي در صنايع نفت و گاز

خوردگي در صنايع نفت و گاز

خوردگي در تأسيسات نفت و گاز

تا اینجا خوردگي را بطور كلي بيان نموديم و با اصول و انواع و روشهاي جلوگيري از آن آشنايي پيدا كرديم. خوردگي در كليه محيطها بسته به شرايط وجود دارد و كليه صنايع با اين مشكل روبرو ميباشند. يكي از صنايع كه داراي محيطهاي خورنده فراوان ميباشد صنعت نفت است، که دارای ویژگی های خاصی می باشد که مهمترین آن ها شرح داده می شود :

ويژگيهاي محيطهاي خورنده درصنعت نفت و گاز

١- خوردگي توسط گاز خورنده دياكسيد كربن

خوردگي شيرين در حضور و آب در جايي كه وجود نداشته باشد اتفاق ميافتد. اين نوع خوردگي ميتواند در خطوط لوله نفت يا گاز رخ بدهد و معمولاً حفرههاي عميقي ايجاد مينمايد. بدون آب خورنده نميباشد. اين گاز در آب حل شده و اسيد كربنيك ايجاد مينمايد كه موجب كاهش ph آب كه كاملاً بر فولاد اثر خورندگي دارد، ميگردد. مقدار پ ـ هاش به دست آمده از محلول در آب مقايسه با مقادير پ ـ هاش حاصل از محلولهاي اسيدي بسيار خورندهتر ميباشد، اين امر به آن علت است كه در مورد اسيدهاي قوي مقدار ph فقط غلظت يون هيدروژن واقعي كه با مقدار كل اسيد مطابقت ميكند نشان ميدهد، اما در اسيد كربنيك ضعيف، فقط بخشي از يك مقدار به مراتب بزرگتر تجزيه ميشود.
همانطور كه گفته شد اسيد كربنيك تشكيل شده به مقدار ناچيز در آب تجزيهپذير است و وقتي بر آهن اثر ميگذارد، محصول، خوردگي تشكيل ميدهد. بيكربنات (در آب محلول) و كربنات (در آب بسيار كم محلول)، در مواردي به همان اندازه كه فشار دياكسيد كربن در جريان گاز بالا ميرود، مقدار خوردگي افزايش مييابد. اين موضوع به دليل كاهش ph محيط، تسهيل فرآيند كاتدي از الكتروشيمي خوردگي اسيدكربنيك، پيشرفت دي پلاريزاسيون ئيدروژن و نهايتاٌ افزايش حلاليت فيلم محافظ و به همان نسبت كاهش رسوب فيلم كربنات از آب ميباشد. خوردگي معمولي سطح به وسيله معمولاً به صورت حملات موضعي شديد (piii ing) و با حملات بر قسمتي از سطح (partial surface attack) رخ ميدهد. حملات خوردگي اغلب به شكلي است كه به آن mcsa typc گفته ميشود. در اين حالت قسمتي از سطح،که به دليل اثرات سائيدگي ماسه و يا تلاطم جريان محافظت نشده باشد، دائماً در معرض محيط خورنده قرار ميگيرد. نواحي خورده شده در بعضي از مواقع ظاهر متاليك (metalic apperarnce)دارد در حالي كه سطح باقيمانده ميتواند توسط يك لايه محافظ از كربنات آهن پوشيده شده باشد در حقيقت اين حالت، اغلب در جايي كه توربولني زيادي وجود داشته باشد آشكار ميگردد.در سيستمهاي گازي شدت خوردگي ناشي از به چند فاكتور بستگي دارد، مهمترين آنها درصد ، فشار، دما، سرعت گاز و تركيبات آب ميباشد، با افزايش دما تا ٥٥٣ درجه كلوبن فعالت خوردگي در سيستم شيرين افزايش مييابد. در دماي بيشتر از آن به دليل كاهش حلاليت در فاز آب خوردگي نيز كاهش مييابد. با افزايش فشار، بيشترين مقدار خوردگي در دماي بالاتر به دست ميآيد. در سيستمهاي نفتي به نظر ميرسد، نسبت آب به نفت يك عامل مؤثر اوليه و از جمله شرايط مساعد براي بروز اين نوع خوردگي ميباشد. نسبت نفت ـ آب را كه خوردگي ممكن است در آن شروع شود دقيقاً نميتوان تعريف نمود ولي تجربيات عملياتي نشان داده است كه وقتي آب بيش از ٥٠ درصد يا بيشتر باشد ممكن است خوردگي يك مشكل اساسي بشود بطوري كه در اين حالت نفت توليدي نميتواند يك فيلم محافظ روي سطح فلز ايجاد نمايد. از طرف ديگر مواردي وجود داشته كه به رغم مشاهده آب آزاد ناچيز در جداكنندهها و وجود امولسيون فشرده با تقريباً يك درصد آب، مقدار خوردگي اندازهگيري شده در آسيبهاي پيش آمده بيش از ٤٠٠ هزارم اينچ در سال بوده است.

٢- خوردگي توسط مايعات خورنده مخازن نفتي

خوردگي ميتواند همچنين بدون فشار جزئي قابل توجه به وسيله توليد مايعات خورنده مخزن رخ بدهد. آب مخزن ميتواند با انحلال مقادير زيادي در دماي مخزن به ph٢ يا كمتر برسد همچنين اسيدهاي ارگانيك از مواد خارجي مخازن و توليد شده توسط ميكروارگانيزمهاي موجود در آب مخزن ميتواند موجب حمله به سطح فولاد گردند.

٣- خوردگي توسط گاز خورنده سولفيد هيدروژن

اين نوع خوردگي فقط در حضور آب و سولفيد هيدروژن رخ ميدهد و بدون حضور آب شروع نخواهد شد. بيشتر در تجهيزات چاهها، خطوط لوله جمعآوري و تجهيزات فرآيندي كارخانجات با آن مواجه ميشويم و در خطوط اصلي انتقال گاز و تجهيزات مربوط به آن كه حضور بخار آب و سولفيد هيدروژن شديداً كنترل ميشود اين نوع خوردگي ديده نميشود. ضايعات ناشي از اين نوع خوردگي غالباً به صورت خوردگي عمومي، خوردگي حفرهاي، hsc, scc ديده ميشود كه در زير دو نوع از اين ضايعات كه ميتواند با ضايعات اخير خوردگي خطوط لوله جرياني چاهها مورد مقايسه قرار گيرد تشريح شده است.

خوردگي عمومي

به صورت خلاصه مكانيزم اين نوع خوردگي را در واكنش زير ميتوان نشان داد، اگر چه به طور كامل توسط اين واكنش توضيح داده نميشود.

اين نوع خوردگي بطور يكسان در سراسر سطح فلز در معرض محيط خورنده رخ ميدهد. در مواقعي كه توليد آب كم باشد خوردگي عمومي كاملاً ملايم بوده و به آساني توسط مواد كند كننده خوردگي كنترل ميشود. گفته ميشود كه سولفيد آهن كه به صورت يك پودر سياه يا رسوب تشكيل ميشود از حملات بيشتر فلز را محافظت مينمايد. به شرط اينكه فيلم سولفيد تشكيل شده تداوم داشته باشد.

خوردگي از نوع حفرهايي

در صورتي كه فيلم سولفيد آهن تشكيل شده بر روي سطح فلز ناشي از واكنش بالا، ترك بخورد يا قسمتي از آن برداشته شود، قسمت بدون حفاظت فلز به صورت ناحيه آنديك نسبت به ساير قسمتهاي داراي پوشش خواهد شد. اين شرايط آنديك سطح فلز لخت را براي خوردگي شديدي از نوع حفرهاي مساعد مينمايد. به اين نوع خوردگي موضعي كه ناشي از (barnaci,e-type)گفته ميشود كه برخلاف نوع خوردگي حفرهاي ناشي از (mesa-type) و ساير اشكال خوردگيهاي موضعي ميباشد.

بطور کلی خوردگي در صنعت نفت را ميتوان به سه بخش كلي تقسيم نمود:
توليد
حمل و نقل و نگهداري
عمليات پالايش
توليد

ميادين نفتي و گازي مقادير عظيمي لوله، جداره فلزي داخلي چاه casings پمپ، شيرها، ميلههاي مكنده فولادي و چدني الكتروموتورها و ادوات ديگر مصرف مينمايند. وجود نشت باعث از بين رفتن نفت و گاز و آلودگی محيطزيست ميشود.يكي از مهمترين بخش توليد در صنعت نفت انواع چاههاي نفتي، گازي و تزريقي ميباشند كه به دليل موارد ذيل مستعد خوردگي ميباشند.
عمق بيشتر از ٥٠٠٠ فوت
درجه حرارت مدخل پائيني بالاي درجه فارنهايت
فشار بالا حدود پوند بر اينچ مربع
فشار جزئي دياكسيد كربن بالاي ١٥ پوند بر اينچ مربع
ph اسيدي قسمت بالاي چاه (كمتر از ٤/٥)
وجود درصد زيادي هيدروژن سولفوره ، آب و منواكسيد كربن co مخصوصاً در چاههاي نفتي و گازي ترش sour oll wells
وجود ذرات جامد معلق مانندشن و ماسه sandدر نفت و يا گازه چاهها
مشخص نمودن نوع و ميزان خوردگي در چاهها (wells)

بازرسي و كيفيت خوردگي تجهيزات زميني
آناليز دياكسيد كربن، اسيدهاي آلي و آهن
نمونههاي آزمايشي قرار داده شده در محيط
نازك شدن و تغيير قطر لولهها و تعيين آهن خورده شده كه اين مورد در مشخص نمودن درجه مؤثر بودن ممانعت كنندههانيز كاربرد دارد.

جلوگيري از خوردگي چاهها

استفاده از ادواتي كه به راحتي قابل تعويض باشند مانند tubingدر درون لولههاي جداري
تزريق ممانعتكنندههاي آلي
استفاده از فولادهاي آلياژ به جاي فولادهاي منگنزدار با كربن متوسط
پوشش دادن لولهها به وسيله فنوليكهاي پخته شده و رزينهاي اپوكسي
يكي ديگر از مهمترين محيطهاي خورنده در بخش توليد صنعت نفت سكوهاي حفاري در دريا off shore drilling ميباشند.حفاري در دريا، مسائل خوردگي قابل توجهي به بار ميآورد .سكوهاي حفاري به وسيله ستونهاي فلزي كه در كف اقيانوس فرو برده شدهاند نگهداري ميشوند. هر ستون به وسيله يك جداره لوله براي حفاظت در برگرفته ميشود. آب دريا حدود درصد نمك دارد و ph=8 يعني محيط اندكي قليائي، بنابراين الكتروليت خوبي بوده و باعث خوردگي گالوانيكي و شياري ميگردد.

روشهاي جلوگيري از خوردگي سكوهاي حفاري دريا

افزودن ممانعتكنندهها به آب دريا ساكن بين ستونها و جداره لولهها
حفاظت كاتدي، با آندهاي قرباني شوده يا با جريان خارجي اسكلتهاي فلزي زير آب.
رنگها و پوششهاي ديگر براي حفاظت آن قسمت از اسلكت فلزي كه در منطقه متلاطم splashzone آب قرار دارد.
كاربرد روكش مونل در منطقه سطح آب براي جداره خارجي چاه (اين قسمت مستعدترين محل براي خوردگي است).
مونل:monel از آلياژهاي نيكل ميباشد.

منطقه متلاطم splash zone

بيشترين خوردگي در سطح آب، يا منطقه متلاطم اتفاق ميافتد. زيرا در اين منطقه، تر و خشك كردن مكرر صورت ميگيرد و همچنين تماس با هوا وجود دارد. در مناطقي كه آب محبوس شده و ساكن ميماند سرعت خوردگي و حفرهدار شدن فلزات و آلياژها بيشتر ميباشد.

حمل و نقل و نگهداري

مواد نفتي به وسيله تانكرها، خطوط لوله، تانكرهاي قطار و كشتي حمل و نقل ميشوند. قسمتهاي بيروني تانكها يا لولههاي زيرزميني به وسيله پوشش مناسب و حفاظت كاتدي محافظت ميگردند. حفاظت كاتدي همچنين براي قسمتهاي داخلي تانكها استفاده ميگردد. تانكرهاي حمل بنزين نسبت به تانكرهاي نفتي مسائل خوردگي بيشتري دارند ، زيرا بنزين سطح فلز را خيلي تميز نگه ميدارد. نفت يك پوسته نازك روي سطح فلز باقي ميگذارد كه تا حدودي آن را محافظت ميكند. قسمتهاي بيروني تانكرها و كشتي حمل و نقل براي جلوگيري از خوردگي اتمسفري پوشش داده ميشوند.
خوردگي تانكرهاي نگهداري و ذخيره، در اثر آبي است كه تهنشين ميگردد. لذا براي محافظت تانك از پوشش و حفاظت كاتدي استفاده ميشود.كرومات سديم قليائي (يا نيترات سديم) ممانعت كننده مؤثري براي مخازن نفتي خانگي است. خوردگي داخلي خطوط لوله را با پوشش و ممانعتكنندهها كنترل ميكنند.

عمليات پالايش (تصفيه)

اكثر مسائل خوردگي در پالايشگاهها در اثر مواد معدني مثل آب ، ، اسيد سولفوريك و كلرور سديم به وجود ميآيد. مواد خورنده در عمليات تصفيه را ميتوان به دو گروه كلي تقسيم نمود:

آنهائي كه در نفتخام وجود دارند.
آنهائي كه به همراه فرآيند يا كنترل وجود دارند.​

 

[mitsomak]

روكشهای ضدخوردگی خود ترميم شونده 1

روكشهای ضدخوردگی خود ترميم شونده 1

روكشهای ضدخوردگی خود ترميم شونده ​

Helmut Mohwald, Dmitry Shchukin از مؤسسه ماكسپلانك و همكارانشان در دپارتمان مهندسي سراميك و شيشه دانشگاه Aveiro پرتقال فرآيندي تشريح كردهاند كه طي آن يك فلز با لايه نازك ژل مانندي روكشدهي شده است. به دليل وجود نوعي افزودني در ژل به كار رفته، هنگام آسيب ديدن، بلافاصله ترميم آغاز شده و شكاف يا حفره ايجاد شده روي فلز خود به خود ترميم ميگردد.

از روش هاي متداول و عمومي براي محافظت از خوردگي ميتوان به گالوانيزاسيون و پوششهاي پليمري اشاره كرد، البته راه سادهتري نيز وجود دارد و آن افزودن يك لايه ضد آب روي آهن، فولاد، آلياژهاي آلومينيوم و ديگر فلزات مستعد خوردگي است. پوششهاي كرم يكي از روشهاي معمول و مؤثر در اين راستا است اما خطرات كرم براي سلامتي در طي فرآيند ساخت، از جمله مشكلات پيشرو در اين زمينه است به طوري كه استفاده از پوششهاي كرم از سال 2007 به بعد در اروپا ممنوع خواهد شد.

بنابراين هر يك از اين روشها معايب خاص خود را دارند و در نهايت اگر پوشش آسيب ببيند و آب، هوا يا عامل خورنده به فلز پايه برسد اين آسيبرساني تشديد ميگردد. بنابر اين بهترين راهحل ساخت يك پوشش خود ترميم شونده است كه خود را در حين آسيب ديدگي يا ايجاد ترك ترميم كند. تهيه يك فلز خود ترميمكننده ايدهاي دست نيافتني نيست.

اين روش شامل پركردن لايه به لايه روكشهاي خود ترميم شونده با حاملهاي مولكولي حاوي مواد ضدخوردگي است كه به شكل نانومخازن مرتب شدهاند. اين لايهها به تعداد زياد روي هم قرار دارند. نانوذرات دياكسيدسيليكون يا سيليكا توسط لايهاي از پليمرهاي باردار مانند پلياتيلن آمين و سولفانات پلياستايرن پوشش داده ميشوند، سپس لايهاي از ماده ضدخوردگي مانند بنزوتريآزول، روي اين نانوذرات قرار داده ميشود، در نهايت اين نانوذرات به همراه ژل سيليكا كه داراي اكسيدزيركونيوم است روي فلز رسوب داده شده و پوشش محافظي روي آن ايجاد ميگردد.

محققان اين روش را روي فلز آلومينيوم با موفقيت آزمايش كردند. ذرات سيليكا يك بستر براي مواد ضدخوردگي و پليمرهاي باردار فراهم ميكند و اكسيدزيركونيوم باعث افزايش قدرت چسبندگي لايه محافظ روي فلز پايه ميگردد.

اين پوشش همانند ديگر پوششها عمل ميكند و تنها تفاوت آن هوشمند بودن در برابر آسيبديدگي است. زماني كه پوشش دچار آسيبديدگي شود، مواد ضدخوردگي از پليمرها در قسمت آسيبديده آزاد شده و به درون لايه ژلي نفوذ ميكنند و به سرعت باعث ترميم شكاف ايجاد شده ميشوند، تمام اين مراحل قبل از رسيدن هر گونه عامل خورنده به فلز پايه صورت ميگيرد.
به عقيده Shchukin، اين پوشش قادر است آلومينيم را در محلول نمكي براي مدت زمان طولاني محافظت كند. زماني كه پوشش آسيب ميبيند، نقطه آسيب ديده كه طولي كمتر از چند ده ميكرومتر دارد در كمتر از 24 ساعت ترميم ميشود. وي در ادامه افزود اين پوشش هم اكنون براي محافظت از آلياژهاي آلومينيوم در صنعت هوافضا مورد استفاده قرار ميگيرد.
در حال حاضر اين مواد ميتوانند شكافهايي تا طول 100 ميكرومتر را در محلول آبي يا نمكي ترميم كنند. قدم بعدي توسعه اين پوششها جهت محافظت از ديگر فلزات مانند فولاد است. در پايان اين گروه تصميم دارند تا با سرعت بخشيدن به فرآيند آزاد شدن نانو مخازن حاوي مواد ضدخوردگي و ترميم كننده سرعت ترميم را افزايش دهند.

 

[mitsomak]

روكشهای ضدخوردگی خود ترميم شونده 2

روكشهای ضدخوردگی خود ترميم شونده 2

مواد نانوساختار هم اكنون در حال پيدا کردن مصارف گسترده اي به ويژه در الكترونيك، مكانيك، فوتونيك، مغناطيس و مواد زيست دارويي ميباشند. مواد نانوساختاري در مقايسه با مواد مشابهي كه داراي همان تركيب بوده ولي اندازه كريستالي معمولي دارند، داراي خواص بسيار بهتري هستند. خواص مكانيكي اين مواد نيز به علت اندازه مناسب ذراتشان بسيار مطلوب است [1].

اصلاح سطوح فلزي براي دستيابي به مقاومت در برابر سايش و خوردگي، روشي مناسب از لحاظ تجاري ميباشد. كروم سخت (ترسيب شده با الكترود) يكي از موادي است كه به صورت گسترده براي پوششهاي محافظ به كار ميرود. پوششهاي سراميكي ـ چه به شكل تك فازي و چه به شكل كامپوزيتي ـ نيز معمول ميباشند و با استفاده از روش پلاسما ـ اسپري به كار ميروند. در اين روش، ماده پوشاننده (غالباً به شكل پودر) درون يك جريان پلاسما پاشيده شده، در آن گرم شده، به سوي سطح مقصد شتاب داده ميشود. پس از پوشاندن سطح، سراميك به سرعت سرد شده و يك لایه پوششی ایجاد میکند[2و3].

هر دو روش پوشش با كروم و سراميك داراي مشكلات مختلفي است كه ميتواند كاربرد آنها را محدود كند. در روش پوششدهي الكترودي با كروم، از مواد خطرناكي استفاده ميشود. استفاده از انواع روشهاي حفاظت از محيط زيست، استفاده از كروم سخت را بسيار گران قيمت ميكند. پوششهاي پلاسما ـ اسپري سراميكي با در نظر گرفتن هزينههاي تميزكاري ارزانتر از كروم ميباشند؛ ولي ترد بوده و در چسبندگي به سطح داراي محدوديت ميباشند كه براي كروم سخت نيز به عنوان مشكل به حساب ميآيد، لذا نياز به مواد بهتر براي احساس ميشود و محققان هماكنون به دنبال يافتن مواد جانشين ميباشند [2].

در پنج سال گذشته كنسرسيومي از شركتها، دانشگاهها و پرسنل نيروي دريايي ايالات متحده آمريكا به نوع جديدي از پوششهاي سراميكي نانوساختار مقاوم در برابر سايش دست يافتهاند. رهبري اين كنسرسيوم بر عهده Intrament و دانشگاه Connecticut بوده و اعضاي آن از اين قرارند: شركت A&A ، دانشگاه راتگرز، مؤسسه فناوري استيونز، مركز جنگ سطحي نيروي دريايي (بخش Carderock) و كارخانه كشتيسازي نيروي دريايي آمريكا. اين طرح را دفتر تحقيقاتي نيروي دريايي آمريكا تعريف كرده، موضوع آن دست يافتن به آن عده از خواص مكانيكي و سايشي ميباشد كه با استفاده از مواد معمول قابل دستيابي نيستند. منظور از مواد معمول، مواد با ساختار ميكروني يا بزرگتر ميباشد [1].

نانوساختارها، ساختارهاي بسيار ريزي هستند كه ابعادي كمتر از 100 نانومتر دارند. اين اندازه ميتواند اندازه دانه، قطر ذره يا فيبر و يا ضخامت لايه باشد. تغييرات عمده در خواص مواد با كوچك شدن اندازه ميكروساختارها به دو علت است: اول اينكه با كوچك شدن اندازه دانه، تعداد اتمها در مرزها يا سطوح به شدت افزايش مييابد. در يك ماده پليكريستال با اندازه دانه 10 نانومتر، %50 از اتمها در مرزهاي دانه حضور دارند كه باعث ايجاد مادهاي با خواص بسيار متفاوت از حالت معمول ماده ميشود و علت ديگر به اين قاعده مربوط ميشود كه بسياري از خواص فيزيكي تحت تأثير يك طول ويژه قرار دارند. وقتي اندازه ماده از اين مقدار كمتر ميشود خواص به شدت تغيير ميكند. تاكنون به علت ناتواني در توليد يكپارچه مواد با كيفيت بالا، اين تغييرات در خواص و مدهاي خستگي به خوبي شناخته نشده بود. اين وضعيت با دستيابي به موفقيتهايي در زمينه توليد نانومواد و همچنين يافتن روابط دروني بين خواص در مقياس نانو با ساختار و خواص در مقياس بزرگ به سرعت در حال تغيير است [1].

تولید پوششهای نانو سرامیک

راهبرد گسترش مواد پوششي نانوساختار، بر روي تركيبات پوششهاي فعلي و استفاده از لوازم تهنشينسازي موجود براي توليد آنها متمركز شده است. تنها با تغيير اندازه ساختار پوششها، كاربرد آنها بسيار سادهتر شده است. يكي از پوششهاي در حال گسترش، يك نانوسراميك با تركيبAl2O3-13TiO2 ميباشد. اين پوشش مقاومت سايشي و قدرت اتصالي بالايي از خود نشان ميدهد كه در سراميكهاي معمول ديده نميشود. در حال حاضر از اين ماده در پوشش دادن سطح كشتيها و زيردرياييهاي نيروي دريايي ايالات متحده آمريكا استفاده ميشود كه باعث كاهش هزينههاي ناشي از خوردگي و سايش شده است [1و4].

روش پلاسما ـ اسپري كه براي توليد پوششهاي سراميكي استفاده ميشود از لحاظ نظري بسيار ساده بوده، ولي در عمل بسيار پيچيده است. يك گاز بياثر از درون يك منطقه تخليه الكتريكي ميگذرد و تا دماي بسيار بالا گرم ميشود (معمولاً K10000 تا 20000)، پلاسما كه سريعاً در حال انبساط است با فشار از درون يك نازل كه مقابل سطح مقصد قرار گرفته است با سرعتي بين 1200 تا 1500 متر بر ثانيه به بيرون رانده ميشود. ذرات به درون پلاسما پاشيده و در آن گرم شده، شتاب ميگيرند. چون پلاسما و ذرات هر دو داغ هستند نياز به گرم كردن سطح، حداقل ميباشد.
شماتيكي از يك تفنگ پلاسما در شكل2 آمده است. پيچيدگي، ناشي از تعداد زياد عواملي است كه بايد انتخاب شوند و ميتوانند روي ساختار و خواص سطح تأثير بگذارند. دما و سرعت پلاسما به نيروي اعمالي بر تفنگ، نوع گاز و شدت جريان گاز مصرفي بستگي دارد. معمولاً دو گاز به كار ميرود، يك گاز بياثر مثل هليوم يا آرگون و يك گاز ديگر مثل هيدروژن. عوامل ديگر تأثيرگذار عبارتند از : ساختار ذرات پودر، فاصله تفنگ تا سطح مقصد، محل و زاويه پاشندههاي پودر و نحوه آمادهسازي سطح مقصد [4].

پلاسما ـ اسپري كردن نانوساختارها با چند پيچيدگي روبهروست: اول اينكه نانوذرات نميتوانند با پاشش اجزا درون پلاسما پاشيده شوند. اجزاي خيلي كوچك فاقد مومنتوم كافي براي نفوذ به درون پلاسما يا برخورد به سطح مقصد هنگام نزديك شدن پلاسما به سطح ميباشند. براي پاشيده شدن، اجزا بايد كنار هم انباشته شوند تا ذراتي به قطر 100-30 ميكرون تشكيل دهند. براي نانوكامپوزيت Al2O3-13TiO2 اين كار از طريق پخش كردن نانوذرات آلومينيوم و تيتانيوم در يك مايع حاوي يك ماده منعقدكننده و خشك كردن پاششي انجام ميشود. اگر نياز باشد اجزاي ميكروني نيز براي تشكيل مجموعههاي ساختاري در كنارهم قرار ميگيرند [2و3].

مشكل ديگر، شكل دادن يك پوشش نانوساختاري روي سطح مقصد است. اين مشكل تا وقتي كه دانههاي ميكروني به حد كافي داغ و حتي تا قسمتي ذوب شده باشند (كه باعث گسترش سريع پوشش روي سطح مقصد ميشود)، چندان مهم نيست. سه سازوكار براي توليد و حفظ ميكروساختارهاي در اندازه نانو وجود دارد: پيشگيري از ذوب شدن يا رشد ذره در ورودي (بسيار سخت است)؛ احاطه ذرات با مواد داراي درجه ذوب خيلي بالا كه وقتي تمام اجزاي ديگر ذوب ميشوند جامد باقي ميماند و يا شكل دادن يك نانوساختار در هنگام انجماد ماده پاشيده شده حين برخورد با سطح. ساز و كار اخير در كامپوزيتهايي كه داراي دو بخش مخلوط نشدني (مثلAl2O3 و TiO2 ) ميباشند اتفاق ميافتد و علت آن جدايش فاز نيمهپايدار جامد در هنگام انجماد سريع در زمان برخورد با سطح ميباشد. اين فاز نيمهپايدار متشكل از Al2O3 و TiO2 بسيار معيوب ميباشد

ميكروساختار و خواص پوشش Al2O3-13TiO2

نانوساختار، شديداً به دماي پلاسما بستگي دارد. اين امر در تضاد كامل با پوششدهي معمول قرار دارد. شكل3 نمودار تغييرات مقاومت در برابر ترك را برحسب عامل (نيروي اعمالي تقسيم بر شدت جريان اوليه گاز) نشان ميدهد. اين عامل نسبت مستقيم با دماي پلاسما دارد. مقادير براي هر دو پوشش معمول و نانوساختار نشان داده شدهاند. يكي از مواردي كه ميتوان از نمودار استنباط كرد اين است كه مقاومت در برابر رشد ترك در پوششهاي معمولي تقريباً رابطهاي با دماي پلاسما ندارد؛ در حالي كه در پوششهاي نانوساختار رابطهاي قوي بين مقاومت در برابر رشد ترك و دماي پلاسما ديده ميشود [1و2].

علت را ميتوان با بررسي تاريخچه حرارتي ذرات پاشش شده فهميد. در پلاسما ـ اسپري معمولي Al2O3-13TiO2 منبع تغذيه، شامل ذرات بزرگ به همچسبيده يا به هم فشرده ميباشد كه قبل از تراكم كاملاً ذوب شدهاند. ذوب كامل به علت رسانش گرمايي بالاي ذرات به هم چسبيده و به هم فشرده در بازه دمايي وسيعي اتفاق ميافتد. عموماً پوشش داراي ضخامتي بيشتر از يك ميكرون ميباشد. وقتي تودههاي جوشخورده نانوذرهاي در دماي بالاي مربوطه (شرايطي كه ذوب كامل ايجاد كند) پاشيده ميشوند، ساختار نانو تنها شامل ذراتي ميباشد كه از خروج فاز نيمهپايدار اسپينل از تركيب به وجود ميآيند.


تفاوت ميكروذرات فلزي حاصل از به هم چسبيدن و تراكم ذرات با نانوساختارهاي متشكل از همجوشي، در اثر تفاوت در درجه همگني ذرات مذاب ايجاد ميشود. به علت زمان كوتاه، مايع حاصل از ذوب ذراتِ به هم چسبيده و فشرده، شامل مناطق با غلظت بالاي آلومينيوم و تيتانيوم خواهد بود. وقتي اين مايع به سرعت منجمد ميشود، بزرگي ذرات تشكيل شده بيشتر از مقداري است كه براي مايع همگن انتظار ميرود [1].

اگر پلاسما ـ اسپري در دمايي پايينتر از دماي لازم براي ذوب كامل انجام شود، ذوب كمي ايجاد ميشود و ساختار پوشش شامل ذرات غيرهمساني خواهد بود كه باعث كاهش در رشد ذرات ميشوند. بازه دمايي حد وسط باعث ذوب ناقص ذرات همجوش و ايجاد مناطقي از اجزاي ميكروني (ناشي از اجزاي ذوب نشده پس از رشد ذرات) ميشود كه به وسيله نانوذرات ناشي از مواد كاملاً ذوب شده احاطه شدهاند (شکل 4). اين حالت در شكل5 نيز نشان داده شده است. اين ساختار دو قسمتي بهترين خواص را دارد و از ساختار نانواندازه همگن بهتر عمل ميكند [1].

خواص پوشش Al2O3-13TiO2 نانوساختار

عاملي كه براي قضاوت درباره پوشش ضدسايش استفاده ميشود، شدت سايش ميباشد. شدت سايش با كشيدن وسيلهاي مخصوص بر روي سطح و اندازهگيري مقدار وزن از دست رفته سطح، اندازهگيري ميشود. براي بسياري از پوششها مخصوصاً پوششهاي ترد مثل سراميكها، اين عامل ممكن است گمراهكننده باشد [4].

معيار شدت سايش در پوششهاي امروزي استفاده نميشود. پوششهاي ترد معمولاً با ساييده شدن از بين نميروند؛ بلكه در اثر ترك خوردگي و ورقه ورقه شدن آسيب ميبينند. در نتيجه مقاومت پيوند (چسبندگي به سطح مقصد) و مقاومت در برابر شكست (توانايي تحمل فشار يا كرنش اعمالي)، حداقل به اندازه مقاومت در برابر سايش اهميت دارند. اين خصوصيات در پوشش نانوسراميك به شكل ناباورانهاي عالي ميباشند [4].

قدرت چسبندگي پوشش نانوسراميك حدوداً دو برابر انواع پوششهاي معمولي است. مقاومت در برابر شكست پوشش نانوساختار Al2O3-13TiO2 بسيار فوقالعاده است، چنان كه در شكل6 نشان داده شده است. اين شكل يك آزمايش فنجان را نشان ميدهد كه در آن يك كوپنِ پوشش داده شده با فشار به داخل يك توپ فولادي وارد ميشود كه اين عمل باعث تغيير شكل كوپن ميشود. در پوشش معمولي، تركهايي كه در سراميكها معمول است ديده ميشود. پوشش نانوساختاري به همراه سطح تغيير شكل ميدهد و هيچ ترك ماكروسكوپي در آن ديده نميشود. يك ضربه چكش كه ميتواند سطح را تغييرشكل دهد قادر به ايجاد شكست در پوشش نانوساختار نميباشد. اين مقاومت در برابر شكست بالا، باعث افزايش مقاومت سايشي پوشش نانوساختار ميشود كه دو تا چهار برابر بيشتر از پوششهاي معمولي ميباشد [1و4].

مزيت ديگر افزايش مقاومت در برابر شكست پوشش، افزايش صافيپذيري ميباشد. تقريباً تمام پوششهاي سراميكي پس از پاشش به سطح بايد پوليشزده شده و صاف شوند. زمان لازم براي عمليات پوليشزني و صافكاري در پوششهاي سراميكي نانوساختار تقريباً نصف زمان لازم براي پوششهاي سراميكي معمولي است. چون عمليات پوليشزني و صافكاري 40 درصد از قيمت تمام شده پوشش را شامل ميشود، كاربرد پوششهاي نانوساختار كمهزينهتر خواهد بود [1].
نوع عملكرد پوششهاي معمولي و نانوساختار زماني قابل فهمتر ميشود كه رشد ترك در اين مواد به درستي بررسي شود. در پوششهاي معمولي تركها در هنگام رشد، مسير مرز دانهها را طي ميكنند كه مرز بين مواد تشكيل شده از هر قطره پاشيده شده را نشان ميدهند(شكل7). فلشها در اين شكل مرز دانهها را نشان ميدهند. يك ترك نيز ديده ميشود كه مسير مرز دانه ديگري را دنبال كرده است. در كامپوزيت نانوسراميك، ترك مرز دانهها را دنبال نميكند؛ بلكه در ماده نانوساختار تشكيل شده به هنگام انجماد پخش ميشود تا به قسمت داراي ذرات بزرگتر كه از ذرات نيمه ذوب شده تشكيل شدهاند برسد. در اينجا تركها در كنار سطوح داراي سطح زبر متوقف شده، يا بازتابيده ميشوند. در شكل8 به وضوح ديده ميشود (با تعقيب فلشها) كه تركها در كنار سطوح بزرگ تشكيل شده از ذرات ذوب نشده، متوقف شدهاند.

هر كرنش ايجاد شده در پوشش نانوساختار باعث به وجود آمدن تركهاي ميكروني ميشود، ولي اين تركها قبل از رشد كردن يا رسيدن به تركهاي ديگر متوقف ميشوند. در نتيجه محصول ما يك ماده سراميكي است كه ميتواند بسيار بيشتر از سراميكهاي ترد معمول تغييرشكل دهد [1].


كاربردها

كاربرد پوششهاي نانوساختار Al2O3-13TiO2 براساس خواص آنها طبقهبندي ميشود. سادهترين كاربرد، جايگزيني پوششهاي سراميكي معمول با پوششهاي نانوساختار ميباشد. در اين موارد، نتيجه به دست آمده، طول عمر و قابليت اطمينان بيشتر است. حالت دوم، جايگزيني به جاي پوششهاي كروم سخت ميباشد. مزاياي اين حالت نيز عبارتند از قيمت تمام شده كمتر، حذف مواد سمي خطرناك و در برخي موارد بهبود عملکرد [1].
سطوح فلزي كه براي دورههاي زماني طولاني در تماس با آب دريا قرار دارند، رسوبات كربنات كلسيم را تشكيل ميدهند. سطوح داراي رسوبات كلسيمي ميتوانند پس از بيمصرف شدن به محيط زيست آسيب بزنند. پوششهاي عايق الكتريكي چنين رسوباتي از خود نشان نميدهند. علاوه بر اين سراميكها خاصيت تحريك خوردگي از خود نشان نميدهند. اين خاصيت در هنگام تماس دو فلز غيرهمسان با يك رساناي الكتريكي مانند آب دريا رخ ميدهد. با وجود اين مزايا، پوششهاي سراميكي معمول را نميتوان بر روي سطوح فلزي به كار برد؛ زيرا چسبندگي و استحكام لازم را ندارند. سراميكهاي نانوساختار اين محدوديت را ندارند. هماكنون پوششهاي نانوساختار Al2O3-13TiO2 در زيردرياييها براي پوشش دادن به اجزاي تيتانيومي جهت جلوگيري از تحريك خوردگي اجزاي فولادي در تماس به كار ميروند [1].

پوششهاي نانوساختار Al2O3-13TiO2 همچنين داراي تلورانس كرنش براي پوشش دادن به سطوح با سايش بالا در شفتها ميباشند. ايجاد توانايي در يك ماده جديد براي كاربردهاي نظامي روندي تقريباً پيچيده است. اين روند براي پوشش نانوساختار Al2O3-13TiO2 بسيار ساده ميباشد، زيرا داراي تركيبي مشابه پوششهاي معمول است و نيازمند وسايل و مراحل مشابهي ميباشد.

كاربردهاي زيادي در كشتيها و زيردرياييها در حال گسترش ميباشد. پتانسيل زيادي براي كاربرد نانوسراميكها در كشتيها، هواپيماها و خودروها وجود دارد كه ميتواند باعث صرفهجويي زيادي در قيمتهاي تمامشده شود. مثالي براي اين كاربردها ارائه ميشود:

قطعه نشان داده شده در شكل (9) يك چرخدنده ساده از يك دستگاه تهويه مطبوع است كه در كشتيها به كار ميرود. سطوح پوشش داده شده قطعه با فلش نشان داده شدهاند. در حال حاضر چرخ دنده پس از شش سال تعويض ميشود. با كاربرد پوششهاي تازه،ميتوان به جاي تعويض چرخ دندهها آنها را تعمير كرد. براي تعمير منطقه آسيب ديده صاف شده، با Al2O3-13TiO2 نانوساختار تعويض ميشود. تنها با اين كاربرد، مبلغ 500 هزار دلار در يك سال و 13 ميليون دلار طي عمر سيساله كشتي صرفهجويي ميشود. با در نظر گرفتن تعداد زيادي از ديگر كاربردها، مانند پمپها، شيرها، موتورهاي الكتريكي، موتورهاي ديزل، بلبرينگها و محورها، رقم قابل ملاحظهاي صرفهجويي خواهد شد. بسياري از اين قطعات مخصوص كاربردهاي نظامي نيستند. پوششها هماكنون در حال يافتن كاربردهاي گسترده اقتصادي هستند [1و4].

زماني كه ذرات سراميكي نانوساختار و فيلمهاي نازك استفاده گسترده يابند،Al2O3-13TiO2 نانوساختاري، اولين نانو سراميكي خواهد بود كه مصارف اقتصادي مييابد. ديگر مواد پوششي نانوساختار نيز در دست تحقيق هستند و اميد ميرود كه به زودي در دسترس قرار گيرند. اين مواد شامل كربورهاي ملاطشده، مانند كبالت ـ كاربيد تنگستن (WC-CO) و ديگر سراميكها، مانند اكسيد كروم و زيركونيم تثبيتشده با ايتريوم ميباشد. تمام اين پوششها دامنه كاربرد زيادي يافتهاند. با توليد انبوه اين محصولات قيمت تمام شده نيز مقرون به صرفه خواهد بود [1و3]


بحث ونتیجه گیری:

در اين مقاله خلاصهاي از روش توليد پوشش نانوسراميكي Al2O3-13TiO2 ارائه شده و نتايج زير به دست ميآيد:

1ـ مقاومت اين نانوسراميك در برابر سايش بسيار خوب بوده، استفاده از آن را براي پوششدهي مناسب ميسازد؛

2ـ پوشش جديد داراي مقاومت در برابر شكست و چسبندگي بسيار بهتري نسبت به انواع معمول ميباشد؛

3ـ خواص تغييرشكلپذيري اين پوشش نانوسراميكي بسيار مناسب بوده و ميتواند تا حد زيادي بدون بروز شكست به همراه سطح تغييرشكل دهد، تا حدي كه ميتواند در برابر ضربهاي كه قدرت شكستن قطعه اصلي را دارد مقاومت كند؛

4ـ به علت خواص مناسبي كه پوشش نانوسراميكي Al2O3-13TiO2 از خود نشان ميدهد، به خوبي ميتوان از آن براي پوششدهي سطوح خارجي كشتيها و زيردرياييها استفاده کرد. ضمناً کاربرد اين پوشش جديد در قطعات و لوازمي مثل چرخ دندهها، پمپها، شيرها، موتورهاي الکتريکي، موتورهاي ديزل، بلبرينگها و محورها ميتواند باعث کارکرد بهتر، عمر طولانيتر و قيمت ارزانتر (با لحاظ هزينه نگهداري) در اين قطعات و لوازم شود.

 

[mitsomak]

روكشهای ضدخوردگی خود ترميم شونده 3

روكشهای ضدخوردگی خود ترميم شونده 3

کاربردهای نانوتکنولوژی در کنترل خوردگی​

روشهای کنترل خوردگی 6 روش میباشد:
طراحی، انتخاب مواد، پوشش، استفاده از بازدارنده، حفاظت کاتدی و آندی.
در دنیا بر روی نانوپوششها بسیار کار شده است و نانوپوششهای بسیاری گسترش پیدا کرده است. اما نفوذ نانوتکنولوژی در روشهای دیگر کنترل خوردگی بسیار ضعیف بوده است.

نانوپوشش ها

پوششهای نانوهیدروکسی آپاتید

برای ایمپلنتهای مورد استفاده در بدن انسان شرکت (InformatCorporation) IMCO با استفاده از تکنیک الکتروفورتیک در دمای محیط نانوساختار هیدروکسی آپاتید را بر روی انواع ایمپلنتها پوشش میدهد. این ایمپلنتها از جنس Ti6Al4V است که کاربردهای مختلف در دندانپزشکی و اورتوپدی دارد. پوشش هیدروکسی آپاتید به روشهای قدیمی پاشش حرارتی و رسوبدهی شیمیایی روی سطح اعمال میشد.

فواید استفاده از این پوششها

افزایش استحکام باند: در روشهای قبلی اعمال هیدروکسی آپاتید، استحکام چسبندگی پوشش بسیار پایین است. در روش پاشش حرارتی MPa30 و در رسوبدهی شیمیایی MPa 14 است. اما این روش باعث میشود که استحکام چسبندگی به حدود MPa60 برسد.

بهبود مقاومت خوردگی: این پوششهای نانویی 100% فشرده و 100% کریستالی است، که باعث میشود مشکل انحلال آمورفی این پوشش حل شود و البته فشرده بودن باعث میشود که مایعات بدن تحت تماس با فلز قرار نگیرند. جریان پلاریزاسیون خوردگی در این حالت 300 بار کمتر از حالتی است که به دو روش قدیمی پاشش حرارتی و رسوبدهی شیمیایی پوشش داده شده است.

پوششهای چند لایه ای نانویی برای مصارف نظامی و غیرنظامی

اخیراً پوششهایی گسترش پیدا کردند که دارای چندین لایه هستند که هر لایه در این پوشش هدف خاصی را دنبال میکنند. این پوششها با توجه به گزارشهایی که شده است دارای مصارف نظامی و غیرنظامی است. این پوششها هدفهای چندی را دنبال میکند که عبارتند از:

کاهش هزینه چرخه – عمر .
کاهش هزینه نگهداری تجهیزات .
کاهش آلودگیهای محیطی (پوششهای کروماته که آلودهکننده محیط زیست هستند).

این پوششها در چرخنده ها، موتورها، سوئیچهای الکترونیکی و سنسورها کاربرد فراوان دارد. یکی از خصوصیات منحصر به فرد این پوشش این است که اگر لازم باشد براحتی از روی سطح برداشته میشود (زمانی که پوششها آسیب دیده و باید عوض شوند). همچنین در بین لایههای این پوشش از لایههای حسگر استفاده میشود که قادر است آسیبدیدگی مکانیکی و خوردگی را تشخیص دهد.

شرکت NANOMAG، پوششهایی از جنس نانو کامپوزیت که مقاوم در برابر خوردگی میباشد، تولید میکند که این پوششها جایگزین پوششهای پایه کروم خطرناک میشود که برای آلیاژهای منیزیم مخصوصاً برای احتیاجات صنایع خودروسازی، هوا – فضا و هوانوردی مناسب میباشد. کاهش وزن موتور وسایل نقلیه، یک شیوه اساسی برای کاهش مصرف سوخت آنها میباشد. با کم کردن 100 کیلوگرم از وزن، امکان ذخیره سوخت km100/51/0 فراهم میشود و بدین وسیله انتشار مواد نابودکننده محیط زیست کاهش مییابد. منیزیم که یک سوم از آلومینیوم و 80 درصد از فولاد سبکتر است به طور فزایندهای از زمان اولین حضورش در ماشینهای مسابقه در طول سالهای 1920، برای این هدف استفاده شده است. کاربردهای آلیاژهای پایه منیزیم هماکنون تا پوششهای دنده، لولههای چندشاخه ورودی، و پوششهای سرسیلندرها نیز امتداد پیدا کرده و حتی چرخها، بخشهای بدنه و قسمتهای اصلی فرمان را نیز در بر گرفته است. خواصی مانند قدرت بالا نسبت به وزن (در مقایسه با ضریب وزن) و ارتعاشگیری خوب (جذب ارتعاش) صدا و لرزش، با استفاده از تکنیکهای ریختهگری تحت فشار، تولید آسان قطعات را به همراه دارد و استفاده متداول و رایجی در بخشهایی مانند هوا – فضا و دستگاههای الکترونیکی قابل حمل میباشد.

از هدفهای رشد و توسعه پروژه NaNoMAG فراهم آوردن امکانی میباشد که از طریق آن روکشهای نانوکامپوزیتی (مرکب) که تمیز و سازگار با طبیعت هستند شکل گیرد که اقتصادیتر و مقرون به صرفهتر نیز خواهد بود. همچنین این پوششها مقاومتهای بهتری هم برای خوردگی و ساییدگی خواهند داشت.

برای ایجاد این پوششها از روشهای پلاسمایی رسوب شیمیایی بخار (PECVD)، پلاسمایی رسوب فیزیکی بخار (PEPVD) و همچنین تکنولوژی Sol-gel استفاده می شود.

پوشش های نانو با یونهای بازدارنده خوردگی

شرکت نامادیکس (Namadics) بر روی پوششهای کامپوزیتی فعالیت میکند که اثر حفاظت بسیار خوبی از خود نشان میدهد. این پوششها با استفاده از تکنیک Layer-by-Layer assembly یا electrostatic self assembly ساخته میشود. در این پوششهای نانوکامپوزیتی لایه لایه، یونهای بازدارنده خوردگی قرار داده میشود تا بتواند با نفوذ به سطح فلز پایه آنها را در برابر خوردگی محافظت کند و لایه انتهایی یک لایه سدکننده سیلیکاتی است. این پوششها نیز حفاظت خوردگی خوبی در مقایسه با پوششهای کروم نشان میدهد و میتواند جایگزین مناسبی برای آنها باشد(با توجه به اینکه پوشش¬های کروم به علت آلودگیهای زیست محیطی در حال انقراض هست).

پوشش های استثنایی آلیاژی با ساختار نانو مقاوم در برابر خوردگی

تحقیقات انستیتوی شیمی در کنار همکارانشان از انستیتوی Semicondactors (نیمه رساناها) باعث خلق و ابداع تعداد زیادی پوششهای جدید از آلیاژهای فلزی با ساختار نانو شدهاند که برای مقاومت در برابر خوردگی فوقالعاده بالایشان، مورد توجه قرار گرفتهاند. این پوششها از طریق پاشش مغناطیسی فلز شکل گرفتهاند. ساختار نانوکریستالهای این پوششها لایههای اثرناپذیر پایدار را به وجود می آورند که ویژگیهای ناقص و معیوب پوششهای قدیمی را ندارند. مشاهده شده است که پوششها با ساختار نانوکریستال، نسبت به پوشش ها دارای ساختار بیشکل مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارند. پاشش مغناطیسی فلز، این امکان را فراهم میآورد که آلیاژهایی از فلزات را که با استفاده از روش های قدیمی قابل تولید نبودند، به وجود آورد، مانند وقتی که نقطه ذوب یک فلز بالاتر از درجه جوش دیگری میباشد. اخیراً خواصی از آلیاژهای زیر مطالعه شدهاند:

Al-Mg-Cu, Cr-Cr-Mo, Au-Pd-In, Fe-Cr–Ni-Ta, Ni-Cr-Mo

انتخاب مواد

فولاد ضدزنگ با مقاومت خوردگی فوق العاده بالا

فولادهای ضدزنگ کاربردهای مختلفی میتواند داشته باشد، مشکل اصلی این آلیاژ استحکام پایین آن است که مصرف آن را در کاربردهای مقابله با خوردگی کاهش میدهد. شرکت Sandvik با استفاده از تکنولوژی نانو و با اضافه کردن نانو ذرات در مرحله ذوب توانسته آلیاژهای فولاد ضدزنگ با مقاومت خوردگی بالا، انعطافپذیری مناسب قبل از عملیات حرارتی و استحکام بالا بعد از عملیات حرارتی تولید کند. با استفاده از این تکنولوژی میتوان فولاد ضدزنگ را جایگزین آلومینیوم کرد. با این آلیاژ قادریم با هزینه کمتر همان استحکام و وزن را بدست آوریم. کاربردهای قابل تصور برای این آلیاژ در شاسی (بدنه ماشین) سبک وزن، ابزار ورزشی و تجهیزات پزشکی است.

دیگر حوزه ها

در دنیا بر روی حوزههای حفاظت کاتدی، آندی و ممانعت کننده کار قابل ملاحظهای انجام نشده است. برروی آندهای فدا برای پیشرفت در این حوزهها نیازمند ایدهپردازی و تشکیل جلساتی با حضور متخصصین خوردگی و نانوتکنولوژی میباشد. به عنوان مثال می توان برروی آندهای فداشونده تکنولوژی نانو را اعمال کرد(در دانشگاه تهران در پروژه ای در این راستا تعریف شده است) تا بتوان بازده جریان این آندها را افزایش داد.

منبع :
شبكه تحلیلگران تكنولوژی ایران (حسین توكلی)

 

[mitsomak]

ترك خوردن در اثر خوردگي توام با تنش

ترك خوردن در اثر خوردگي توام با تنش

شرح:

همان گونه كه از نامش برمي آيد s.c.c بيانگر ترك خوردن ناشي از تاثير تركيبي خوردگي توام تنش میباشد. تنش ها ممكن است به دو صورت تنش هاي اعمالي يا باقيمانده مطرح گردند. شكل دهي و تغيير شكل سرد، جوشكاري، عمليات حرارت دهي و ماشين كاري از جمله عوامل ايجاد تنش هاي باقيمانده مي باشند. بزرگي و اهميت چنين تنش هايي اغلب ناديده انگاشته مي شود. با وجودscc معمولا عمده سطح از حملات در امان است اما تركهاي ريزي به عمق مواد نفوذ مي نمايند.در ميكرو استراكچر، اين ترك ها مي توانند از مورفولوژي intergranular یا transgranular برخوردار باشند. در عوامل ابعاد ماكرو، شكست هاي scc ظاهري شكننده دارند. . ph,دما، فشار، نوع/غلظت/ميزان فعاليت پتانسيل الكتروشيميايي، ويسكوزيته محلول و هم زدن (عدم سكون) از جمله پارامترهاي مهاجم محيطي مي باشند كه بر نرخ رشد ترك ها موثرند.

يكي از مهمترين صور scc خوردگي تنشي ناشي از كلرايد مي باشد كه آن را مي توان نوعي از خوردگي بين دانه اي به حساب آورد اين نوع خوردگي در موردaustenitic stainless steel تحت تنش در حضور يونهاي كلرايد و اكسيژن و دماي بالا به وقوع مي پيوندد. فولادهاي كربني در طيف وسيعي ازمحيط هاي متمايل به تشكيل فيلم پسيو محافظي از اكسيدها يا ديگر عوامل شامل محلول هاي قليايي، فسفات ها، نيترات ها و كربنات ها ممكن است دچار scc میشوند. پتانسيل الكتروشيميايي آلياژ نيز قادر به ارائه نقش در تمايل به اين نوع خوردگي مي باشد.

 

[mitsomak]

خوردگي در صنايع نفت و گاز

خوردگي در صنايع نفت و گاز

خوردگي در تأسيسات نفت و گاز

تا اینجا خوردگي را بطور كلي بيان نموديم و با اصول و انواع و روشهاي جلوگيري از آن آشنايي پيدا كرديم. خوردگي در كليه محيطها بسته به شرايط وجود دارد و كليه صنايع با اين مشكل روبرو ميباشند. يكي از صنايع كه داراي محيطهاي خورنده فراوان ميباشد صنعت نفت است، که دارای ویژگی های خاصی می باشد که مهمترین آن ها شرح داده می شود :

ويژگيهاي محيطهاي خورنده درصنعت نفت و گاز

١- خوردگي توسط گاز خورنده دياكسيد كربن

خوردگي شيرين در حضور و آب در جايي كه وجود نداشته باشد اتفاق ميافتد. اين نوع خوردگي ميتواند در خطوط لوله نفت يا گاز رخ بدهد و معمولاً حفرههاي عميقي ايجاد مينمايد. بدون آب خورنده نميباشد. اين گاز در آب حل شده و اسيد كربنيك ايجاد مينمايد كه موجب كاهش ph آب كه كاملاً بر فولاد اثر خورندگي دارد، ميگردد. مقدار پ ـ هاش به دست آمده از محلول در آب مقايسه با مقادير پ ـ هاش حاصل از محلولهاي اسيدي بسيار خورندهتر ميباشد، اين امر به آن علت است كه در مورد اسيدهاي قوي مقدار ph فقط غلظت يون هيدروژن واقعي كه با مقدار كل اسيد مطابقت ميكند نشان ميدهد، اما در اسيد كربنيك ضعيف، فقط بخشي از يك مقدار به مراتب بزرگتر تجزيه ميشود.
همانطور كه گفته شد اسيد كربنيك تشكيل شده به مقدار ناچيز در آب تجزيهپذير است و وقتي بر آهن اثر ميگذارد، محصول، خوردگي تشكيل ميدهد. بيكربنات (در آب محلول) و كربنات (در آب بسيار كم محلول)، در مواردي به همان اندازه كه فشار دياكسيد كربن در جريان گاز بالا ميرود، مقدار خوردگي افزايش مييابد. اين موضوع به دليل كاهش ph محيط، تسهيل فرآيند كاتدي از الكتروشيمي خوردگي اسيدكربنيك، پيشرفت دي پلاريزاسيون ئيدروژن و نهايتاٌ افزايش حلاليت فيلم محافظ و به همان نسبت كاهش رسوب فيلم كربنات از آب ميباشد. خوردگي معمولي سطح به وسيله معمولاً به صورت حملات موضعي شديد (piii ing) و با حملات بر قسمتي از سطح (partial surface attack) رخ ميدهد. حملات خوردگي اغلب به شكلي است كه به آن mcsa typc گفته ميشود. در اين حالت قسمتي از سطح،که به دليل اثرات سائيدگي ماسه و يا تلاطم جريان محافظت نشده باشد، دائماً در معرض محيط خورنده قرار ميگيرد. نواحي خورده شده در بعضي از مواقع ظاهر متاليك (metalic apperarnce)دارد در حالي كه سطح باقيمانده ميتواند توسط يك لايه محافظ از كربنات آهن پوشيده شده باشد در حقيقت اين حالت، اغلب در جايي كه توربولني زيادي وجود داشته باشد آشكار ميگردد.در سيستمهاي گازي شدت خوردگي ناشي از به چند فاكتور بستگي دارد، مهمترين آنها درصد ، فشار، دما، سرعت گاز و تركيبات آب ميباشد، با افزايش دما تا ٥٥٣ درجه كلوبن فعالت خوردگي در سيستم شيرين افزايش مييابد. در دماي بيشتر از آن به دليل كاهش حلاليت در فاز آب خوردگي نيز كاهش مييابد. با افزايش فشار، بيشترين مقدار خوردگي در دماي بالاتر به دست ميآيد. در سيستمهاي نفتي به نظر ميرسد، نسبت آب به نفت يك عامل مؤثر اوليه و از جمله شرايط مساعد براي بروز اين نوع خوردگي ميباشد. نسبت نفت ـ آب را كه خوردگي ممكن است در آن شروع شود دقيقاً نميتوان تعريف نمود ولي تجربيات عملياتي نشان داده است كه وقتي آب بيش از ٥٠ درصد يا بيشتر باشد ممكن است خوردگي يك مشكل اساسي بشود بطوري كه در اين حالت نفت توليدي نميتواند يك فيلم محافظ روي سطح فلز ايجاد نمايد. از طرف ديگر مواردي وجود داشته كه به رغم مشاهده آب آزاد ناچيز در جداكنندهها و وجود امولسيون فشرده با تقريباً يك درصد آب، مقدار خوردگي اندازهگيري شده در آسيبهاي پيش آمده بيش از ٤٠٠ هزارم اينچ در سال بوده است.

٢- خوردگي توسط مايعات خورنده مخازن نفتي

خوردگي ميتواند همچنين بدون فشار جزئي قابل توجه به وسيله توليد مايعات خورنده مخزن رخ بدهد. آب مخزن ميتواند با انحلال مقادير زيادي در دماي مخزن به ph٢ يا كمتر برسد همچنين اسيدهاي ارگانيك از مواد خارجي مخازن و توليد شده توسط ميكروارگانيزمهاي موجود در آب مخزن ميتواند موجب حمله به سطح فولاد گردند.

٣- خوردگي توسط گاز خورنده سولفيد هيدروژن

اين نوع خوردگي فقط در حضور آب و سولفيد هيدروژن رخ ميدهد و بدون حضور آب شروع نخواهد شد. بيشتر در تجهيزات چاهها، خطوط لوله جمعآوري و تجهيزات فرآيندي كارخانجات با آن مواجه ميشويم و در خطوط اصلي انتقال گاز و تجهيزات مربوط به آن كه حضور بخار آب و سولفيد هيدروژن شديداً كنترل ميشود اين نوع خوردگي ديده نميشود. ضايعات ناشي از اين نوع خوردگي غالباً به صورت خوردگي عمومي، خوردگي حفرهاي، hsc, scc ديده ميشود كه در زير دو نوع از اين ضايعات كه ميتواند با ضايعات اخير خوردگي خطوط لوله جرياني چاهها مورد مقايسه قرار گيرد تشريح شده است.

خوردگي عمومي

به صورت خلاصه مكانيزم اين نوع خوردگي را در واكنش زير ميتوان نشان داد، اگر چه به طور كامل توسط اين واكنش توضيح داده نميشود.

اين نوع خوردگي بطور يكسان در سراسر سطح فلز در معرض محيط خورنده رخ ميدهد. در مواقعي كه توليد آب كم باشد خوردگي عمومي كاملاً ملايم بوده و به آساني توسط مواد كند كننده خوردگي كنترل ميشود. گفته ميشود كه سولفيد آهن كه به صورت يك پودر سياه يا رسوب تشكيل ميشود از حملات بيشتر فلز را محافظت مينمايد. به شرط اينكه فيلم سولفيد تشكيل شده تداوم داشته باشد.

خوردگي از نوع حفرهايي

در صورتي كه فيلم سولفيد آهن تشكيل شده بر روي سطح فلز ناشي از واكنش بالا، ترك بخورد يا قسمتي از آن برداشته شود، قسمت بدون حفاظت فلز به صورت ناحيه آنديك نسبت به ساير قسمتهاي داراي پوشش خواهد شد. اين شرايط آنديك سطح فلز لخت را براي خوردگي شديدي از نوع حفرهاي مساعد مينمايد. به اين نوع خوردگي موضعي كه ناشي از (barnaci,e-type)گفته ميشود كه برخلاف نوع خوردگي حفرهاي ناشي از (mesa-type) و ساير اشكال خوردگيهاي موضعي ميباشد.

بطور کلی خوردگي در صنعت نفت را ميتوان به سه بخش كلي تقسيم نمود:
توليد
حمل و نقل و نگهداري
عمليات پالايش
توليد

ميادين نفتي و گازي مقادير عظيمي لوله، جداره فلزي داخلي چاه casings پمپ، شيرها، ميلههاي مكنده فولادي و چدني الكتروموتورها و ادوات ديگر مصرف مينمايند. وجود نشت باعث از بين رفتن نفت و گاز و آلودگی محيطزيست ميشود.يكي از مهمترين بخش توليد در صنعت نفت انواع چاههاي نفتي، گازي و تزريقي ميباشند كه به دليل موارد ذيل مستعد خوردگي ميباشند.
عمق بيشتر از ٥٠٠٠ فوت
درجه حرارت مدخل پائيني بالاي درجه فارنهايت
فشار بالا حدود پوند بر اينچ مربع
فشار جزئي دياكسيد كربن بالاي ١٥ پوند بر اينچ مربع
ph اسيدي قسمت بالاي چاه (كمتر از ٤/٥)
وجود درصد زيادي هيدروژن سولفوره ، آب و منواكسيد كربن co مخصوصاً در چاههاي نفتي و گازي ترش sour oll wells
وجود ذرات جامد معلق مانندشن و ماسه sandدر نفت و يا گازه چاهها
مشخص نمودن نوع و ميزان خوردگي در چاهها (wells)

بازرسي و كيفيت خوردگي تجهيزات زميني
آناليز دياكسيد كربن، اسيدهاي آلي و آهن
نمونههاي آزمايشي قرار داده شده در محيط
نازك شدن و تغيير قطر لولهها و تعيين آهن خورده شده كه اين مورد در مشخص نمودن درجه مؤثر بودن ممانعت كنندههانيز كاربرد دارد.

جلوگيري از خوردگي چاهها

استفاده از ادواتي كه به راحتي قابل تعويض باشند مانند tubingدر درون لولههاي جداري
تزريق ممانعتكنندههاي آلي
استفاده از فولادهاي آلياژ به جاي فولادهاي منگنزدار با كربن متوسط
پوشش دادن لولهها به وسيله فنوليكهاي پخته شده و رزينهاي اپوكسي
يكي ديگر از مهمترين محيطهاي خورنده در بخش توليد صنعت نفت سكوهاي حفاري در دريا off shore drilling ميباشند.حفاري در دريا، مسائل خوردگي قابل توجهي به بار ميآورد .سكوهاي حفاري به وسيله ستونهاي فلزي كه در كف اقيانوس فرو برده شدهاند نگهداري ميشوند. هر ستون به وسيله يك جداره لوله براي حفاظت در برگرفته ميشود. آب دريا حدود درصد نمك دارد و ph=8 يعني محيط اندكي قليائي، بنابراين الكتروليت خوبي بوده و باعث خوردگي گالوانيكي و شياري ميگردد.

روشهاي جلوگيري از خوردگي سكوهاي حفاري دريا

افزودن ممانعتكنندهها به آب دريا ساكن بين ستونها و جداره لولهها
حفاظت كاتدي، با آندهاي قرباني شوده يا با جريان خارجي اسكلتهاي فلزي زير آب.
رنگها و پوششهاي ديگر براي حفاظت آن قسمت از اسلكت فلزي كه در منطقه متلاطم splashzone آب قرار دارد.
كاربرد روكش مونل در منطقه سطح آب براي جداره خارجي چاه (اين قسمت مستعدترين محل براي خوردگي است).
مونل:monel از آلياژهاي نيكل ميباشد.

منطقه متلاطم splash zone

بيشترين خوردگي در سطح آب، يا منطقه متلاطم اتفاق ميافتد. زيرا در اين منطقه، تر و خشك كردن مكرر صورت ميگيرد و همچنين تماس با هوا وجود دارد. در مناطقي كه آب محبوس شده و ساكن ميماند سرعت خوردگي و حفرهدار شدن فلزات و آلياژها بيشتر ميباشد.

حمل و نقل و نگهداري

مواد نفتي به وسيله تانكرها، خطوط لوله، تانكرهاي قطار و كشتي حمل و نقل ميشوند. قسمتهاي بيروني تانكها يا لولههاي زيرزميني به وسيله پوشش مناسب و حفاظت كاتدي محافظت ميگردند. حفاظت كاتدي همچنين براي قسمتهاي داخلي تانكها استفاده ميگردد. تانكرهاي حمل بنزين نسبت به تانكرهاي نفتي مسائل خوردگي بيشتري دارند ، زيرا بنزين سطح فلز را خيلي تميز نگه ميدارد. نفت يك پوسته نازك روي سطح فلز باقي ميگذارد كه تا حدودي آن را محافظت ميكند. قسمتهاي بيروني تانكرها و كشتي حمل و نقل براي جلوگيري از خوردگي اتمسفري پوشش داده ميشوند.
خوردگي تانكرهاي نگهداري و ذخيره، در اثر آبي است كه تهنشين ميگردد. لذا براي محافظت تانك از پوشش و حفاظت كاتدي استفاده ميشود.كرومات سديم قليائي (يا نيترات سديم) ممانعت كننده مؤثري براي مخازن نفتي خانگي است. خوردگي داخلي خطوط لوله را با پوشش و ممانعتكنندهها كنترل ميكنند.

عمليات پالايش (تصفيه)

اكثر مسائل خوردگي در پالايشگاهها در اثر مواد معدني مثل آب ، ، اسيد سولفوريك و كلرور سديم به وجود ميآيد. مواد خورنده در عمليات تصفيه را ميتوان به دو گروه كلي تقسيم نمود:

آنهائي كه در نفتخام وجود دارند.
آنهائي كه به همراه فرآيند يا كنترل وجود دارند.​

 

[P O U R I A]

شناسایی و مقابله با پدیده ی خوردگی در خطوط لوله فولادی صنعت پتروشیمی و راهکار های مقابله با این پدیده

شناسایی و مقابله با پدیده ی خوردگی در خطوط لوله فولادی صنعت پتروشیمی و راهکار های مقابله با این پدیده

شناسایی و مقابله با پدیده ی خوردگی در خطوط لوله فولادی صنعت پتروشیمی و راهکار های مقابله با این پدیده :
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


فصل اول – تعریف خوردگی
فصل دوم- انواع خوردگی درصنعت پتروشیمی و محیط های خورنده
فصل سوم- مقدمه ای بر روش های پیشگیری از خوردگی در صنعت نفت وگاز و پتروشیمی
فصل چهارم- مقابله با خوردگی فلز به روش حفاظت کاتدیک
فصل پنجم-عملیات های کنترل وحفاظت خوردگی درطول راه اندازی واحدفرآیندی

 

[mitsomak]

مقابله با خوردگی بتن

مقابله با خوردگی بتن

مسأله خوردگی فولاد در بتن از معضلات عمده کشورهای مختلف جهان است. این مسأله حتی در کشورهای پیشرفته همچون آمریکا، کانادا، ژاپن و بعضی کشورهای اروپایی هزینه های زیادی را برای تعمیر آنها به دنبال داشته است. به عنوان مثال درگزارش های بررسی پل ها در امریکا حدود 140،000 پل مسأله داشته اند. این مسأله در کشورهای در حال توسعه و در کشورهای حاشیه خلیج فارس بسیار شدیدتر بوده و سازه های بتنی زیادی در زمانی نه چندان طولانی دچار خوردگی و خرابی گشته اند. بررسی ها در این مناطق نشان می دهد که اگر مصالح مناسب انتخاب گردد، بتن با مشخصات فنی ویژه این مناطق طرح گردد، در اجرای بتن از افراد کاردان استفاده شود و سرانجام اگر عمل آوری کافی ومناسب اعمال شود، بسیاری از مسائل بتن بر طرف خواهد گشت. به هرحال برای پیشگیری در سال های اخیر روش ها و موادی توصیه و به کار گرفته شده است که تا حدی جوابگوی مسأله بوده است.
استفاده از آرماتورهای ضدزنگ و نیز آرماتورهای با الیاف پلاستیكی frp یكی از این روش ها است که به علت گرانی آن هنوز کاملا توسعه نیافته است. به علاوه عملکرد دراز مدت این مواد باید پس از تحقیقات روشن گردد.

از روش های دیگر کاربرد حفاظت کاتدیک در بتن می باشد با استفاده از جریان معکوس با آند قربانی شونده می توان محافظت خوبی برای آرماتورها ایجاد نمود. این روش نیاز به مراقبت دائم دارد و نسبتا پرخرج است ولی روش مطمئنی می باشد.

برای محافظت آمارتور در مقابل خوردگی، چند سالی است که از آرماتور با پوشش اپوکسی استفاده می شود. تاریخچه مصرف این آرماتورها بویژه در محیط های خورنده نشان می دهد که در بعضی موارد این روش موفق و در پاره ای نا موفق بوده است. به هرحال اگر پوشش سالم بکار گرفته شود با این روش می توان حدود 10 تا 15 سال خوردگی را عقب انداخت.

استفاده از ممانعت کننده ها و بازدارنده های خوردگی بتن نیز به دو دهه اخیر برمی گردد. مصرف بعضی از این مواد همچون نیترات کلسیم و نیترات سدیم جنبه تجارتی یافته است. به هر حال عملکرد این مواد در تاخیر انداختن خوردگی در تحقیقات آزمایشگاهی و نیز در محیط های واقعی مناسب بوده است. بازدارنده های دیگری از نوع آندی و کاتدی مورد آزمایش قرار گرفته اند ولی دلیل گرانی زیاد هنوز کاربرد صنعتی پیدا نکرده اند.

برای محافظت بیشتر آرماتور و کم کردن نفوذپذیری پوشش های مختلف سطحی نیز روی بتن آزمایش و به کار گرفته شده است. این پوشش ها که اغلب پایه سیمانی و یا رزینی دارند با دقت روی سطح بتن اعمال می گردند. عملکرد دوام این پوشش به شرایط محیطی وابسته بوده و در بعضی محیط ها عمر کوتاهی داشته و نیاز به تجدید پوشش بوده است. روی هم رفته پوشش های با پایه سیمانی هم ارزانتر بوده و هم به علت سازگاری با بتن پایه پیوستگی و دوام بهتری در محیط های خورنده و گرم نشان می دهند.

با پیشرفت روزافزون انقلاب تکنولوژیک به ویژه در تولید بتن های خاص برای مناطق و شرایط خاص می توان از این بتن ها در ساخت وسازهای آینده استفاده نمود. دانش استفاده صحیح از مصالح، اجرای مناسب و عمل آوری کافی می تواند به دوام بتن ها در مناطق خاص بیفزاید. تحقیفات گسترده و دامنه داری برای بررسی دوام بتن های خاص در شرایط ویژه و در دراز مدت بایستی برنامه ریزی و به صورت جهانی به اجرا گذاشته شود.
منبع: ایران سازه

 

[mitsomak]

بررسي خوردگي بتن در سواحل دريا

بررسي خوردگي بتن در سواحل دريا

در این مقاله به بررسي خوردگي بتن در سواحل دريا در منطقع عسلویه پرداخته می شود:
مشاهده پیوست khordegi-beton-darya-[www.prozhe.com].zip

 

[heeeee]

کمک+جزوه

کمک+جزوه

سلام دوستان عزیز
ازینکه یه جایی برای خوردگی راه انداختین ازتون یه دنیا ممنونم
میخاستم ببینم جزوات دانشگاهی خوردگی:مخصوصا برا یحفاظت کاتدی و آندی،و اکسیداسیون و خوردگی داغ دارید؟!
اگه بزارید واقعا ممنون میشم

 

[mehrdad_bouf]

سلام دوستان واسه درس انتقال مطالب دنبال موضوع خوردگی فلزات میگردم که باید به صورت پاورپوینت ارائه بدم رشتم مهنسی متالورژی صنعتی هست لطفا کمک کنید

 

[jojobabit]

سلام - از دوستان کسی میتونه کمک کنه تا اطلاعاتی راجع به الزامات و استانداردهای خوردگی در پارک های بازی بدست آورم

 

[Fateme.be]

خوردگی فلزات نجیب

خوردگی فلزات نجیب

سلام
مطلبی درباره خوردگی فلزات نجیب ندارید ؟؟ خیلی ضروریه