خوردگی و حفاظت از فلزات

mitsomak

عضو جدید
خوردگي ميكروبي

خوردگي ميكروبي

خوردگي ميكروبي

يكي ازمهمترين جنبه‎هاي علم خوردگي فلزات كه مطالعه وتحقيق برروي آن كمتر صورت گرفته است، پديده خوردگي ميكروبي است، اين نوع خوردگي در واقع به تخريب وازبين رفتن يك فلزمي انجامد كه به طور مستقيم و يا غيرمستقيم در نتيجه فعاليت موجودات زنده است. اين موجودات زنده شامل انواع ميكروسكوپي مانند باكتريها، قارچها و انواع ماكروسكوپي مانند جلبكها و جانوران دريايي مي‎باشند. اين موجودات معمولا در محيط‎هايي با pH بين 11-1 و درجه حرارت 180-30- درجه فارنهايت و فشار حداكثر psi15000 را تحمل و رشد وتكثير مي‎نمايند. فعاليت‎هاي بيولوژيكي ممكن است بر خوردگي در محيط‎هاي مختلفي مثل خاك، آب، محصولات نفتي و مايعات روغن كاري تاثير بگذارد. اين موجودات قادرند مواد آلي ومواد معدني محيط اطراف خودرا تغذيه نموده و در اثر سوخت و ساز آنها مواد ديگري را به وجود آورند كه در نتيجه توليد اين مواد فرآيندهاي خوردگي را تحت تاثير قرار دهند.[2]
خوردگي ميكروبي اولين بار توسط گارت در سال 1891 هنگامي كه وي برروي خوردگي كابل‎هاي سربي مدفون شده در زير خاك مطالعه مي‎كرد،گزارش گرديد. وي اظهار نمود كه خوردگي كابل‎هاي سربي ناشي از فعاليت‎هاي متابوليكي باكتريهاي موجود در خاك است. سپس در سال 1934von Wolzojenkuhr و vander vlugh گزارشي در مورد خوردگي فلزات آهني مدفون شده در خاك تحت شرايط بي‌هوازي را ارايه دادند. مطالعات آنها نشان داد كه خوردگي توسط فعاليت يك نوع باكتري
بي‌هوازي بنام باكتري احياكننده سولفات(SRB) رخ داده است. از آن زمان به بعد مطالعه و تحقيق برروي اين پديده بيشتر شد و موضوع خوردگي ميكروبي به عنوان يك پديده در علم خوردگي فلزات مورد توجه قرار گرفت.
خوردگي ميكروبي در اثر وجود و فعاليت باكتريهاي احيا كننده سولفات [1](SRB) ، باكتريهاي تشكيل دهنده لجن [2] ،باكتريهاي اكسيد كننده آهن[3] ،باكتريهاي اكسيد كننده ازت[4] ،باكتريهاي اكسيد كننده گوگرد[5] وپاره‌اي از ميكروارگانيزم‌هاي ديگر نظير جلبك‎ها[6]قارچها[7] وكشتي چسب‎ها[8] پديد مي‎آيد.
انواع ميكروارگانيزمهاي مولّد خوردگي

مقدمه: بسياري از مردم تصور مي‎كنند نقش ميكروارگانيزم‌ها فقط در مضراتي است كه از بيماري انسان،‌حيوان و گياه ناشي مي‌شود. اما نقش مفيد ميكروبها نسبت به ضررشان به مراتب بيشتر است، از هزاران نوع ميكروب موجود درصنعت تعداد اندكي براي انسان، حيوان و گياه بيماري زا مي‎باشند و ساير ميكروب‎ها در تجزيه، تغيير، تبديل و توليد مواد مفيد بوده و قابل استفاده مي‎باشند. بهبود محصولات كشاورزي،‌ توليد مواد غذايي و صنعتي، تجزيه مواد سمي و آلوده كننده محيط زيست و... در اثر فعاليت باكتريهاست از نظر متابوليسم انرژي موجودات زنده به دو دسته تقسيم مي‎شوند.
1- موجودات هوازي كه در آنها انرژي مورد نياز در اثر اكسيد اسيون مواد آلي بدست مي‎آيد و پذيرنده نهايي الكترون حاصل از تجزيه مواد آلي اكسيژن است.
2- موجودات بي هوازي كه براي ادامه حيات به اكسيژن نياز ندارند و حتي تعدادي از آنها
نمي توانند اكسيژن را تحمل كنند، موجودات بي هوازي منحصراً از ميكروارگانيزمها هستند و در طبيعت محيط‎هاي فاقد اكسيژن و يا داراي اكسيژن بسيار كم را انتخاب مي‎كنند.(2)



باكتريهاي احيا كننده سولفات(SRB)
قسمت اعظم خوردگي ميكروبي در صنعت مربوط به باكتريهاي احيا كننده سولفات است كه مكانيزم عمل آنها احياء‌ سولفات معدني2- (SO4)و تبديل آن به سولفيد است. اين باكتريها در محيط‎هاي بي‌هوازي تركيبات گوگردي را احياء و تبديل به نموده و هيدرژن سولفوره از راه تركيب با آهن و ساير فلزات به صورت سولفيد در مي‎آيد.
اين ميكروارگانيزمها از دو ميليارد سال پيش در طبيعت وجود داشته و در شرايط متنوع و متغيير كره زمين زندگي مي‎كنند، كار اصلي آنها در طبيعت احياء بيولوژيكي سولفات است كه همانند تثبيت بيولوژيكي ازت و توليد بيولوژيكي اكسيژن از پديده‎هاي الزامي براي آغاز حيات بشر و ادامه آن است.
اين ميكروب جزء باكتريهاي بي هوازي است كه داراي سيستم تنفسي نبوده و قادر به استفاده از اكسيژن به عنوان پذيرنده نهايي الكترون نمي باشد.
احياء كننده‎هاي سولفات، گروهي از باكتريهاي بي هوازي اجباري هستند كه انرژي لازم براي رشد خود را از اكسيداسيون مواد آلي همراه با احياء سولفات به دست مي‎آورند و به جاي اكسيژن مواد گوگردي نظير سولفات، گوگرد و ساير تركيبات گوگردي اكسيد شده را به عنوان پذيرنده نهايي الكترون مصرف و آنها را به احياء مي‎كنند.
اين باكتريها به اشكال خميده، ‌بيضي، كروي، و رشته اي با طول (5-1) و عرض (2-5/0) ميكرون بوده و اغلب داراي تاژه و متحرك هستند، اكسيژن براي اين باكتريها مضر است، گرچه آنها را از بين نمي‌برد اما غير فعال مي‎كند. فرق بين انواع آنها (دي سولفوويبريو، كلستريديوم و توماكولم) مربوط به چگونگي مواد آلي است كه اين باكتريها مي‎توانند احياء كنند. شكل 1 انواع باكتريهاي دي‌سولفوويبريو را نشان مي‌دهد.
فرآيند عمل آنها احياء‌سولفات معدني و تبديل آن به سولفيد است.
اين باكتريها pH خنثي را براي رشد ترجيح مي‎دهند اما فعاليت آنها در pH (5/9-5) گزارش شده است.حرارت مناسب رشد آنها (40-20) درجه سانتي‌گراد، اما گونه حرارت دوست آنها دي سولفوتوماكولم نيگريفيكانس در درجه حرارت (70-65) درجه سانتي گراد جدا شده اند. بطور كلي زيست اين باكتريها در حرارتهاي (104-5-) درجه سانتي گراد گزارش شده است.
رسوبات و گل و لاي آبهاي شيرين، لب شور و دريايي، خاك، فاضلاب، آبهاي زيرزميني، كود حيواني، چشمه‎هاي گوگردي، چاههاي نفت و گاز، اطراف چشمه‎هاي آب گرم، اعماق دريا، لوله گوارش انسان و حيوان محل رشد اين باكتريهاست.
آبهاي درياي خزر و خليج فارس نيز حاوي اين باكتريها مي‎باشد. آبهاي دريا حاوي(10-1) باكتري و رسوبات كف دريا حاوي(105-102) باكتري در ميلي ليتر مي‎باشد.
جمعیت باكتري بستگي به مقدار اكسيژن و مقدار مواد آلي و معدني دارد. رشد آنها در چاههاي نفت با فشار بالا مشاهده شده است.[3]

[1] Sulfate Reducing Bacteria

[2] Slime Forming Bacteria

[3] Iron Oxidizing Bacteria

[4] . Nitrifying Bacteria

[5] Sulfur oxidizing Bacteria

[6] . Algae

[7] . Fungi

[8] . Barnacle
 

mitsomak

عضو جدید
پلاريزاسيون

پلاريزاسيون

پلاريزاسيون

بررسي واكنش‌هاي شيميائي نشان مي‌دهد كه اين واكنش‌ها تمايل دارند به سرعت تعادلي كمتر از سرعت اوليه واكنش برسند. به همين صورت در فعاليت‌هاي خوردگي نيز به دليل اثرات ناشي از محصولات واكنش‌هاي آنديك و كاتديك، روند كند شدن واكنش‌ها ديده مي‌شود. واكنش كاتديك و همراه با آن واكنش كلي خوردگي آهسته‌تر مي‌شود. اگر محصول هيدروژن توليد شده از آن با ايجاد گاز ئيدروژن با ديگر واكنش‌ها با اكسيژن مصرف نشود، در اين حالت گفته مي‌شود اين كاهش سرعت در واكنش از پلاريزاسيون كاتديك نتيجه شده است.بررسي اين اثر با اندازه‌گيري پتانسيل فلز در آن جائي كه واكنش اتفاق مي‌افتد امكان‌پذير مي‌باشد. براي مثال اگر پتانسل سطح كاتدي فلز قبل و بعد از برقراري با سطح آندي آن اندازه‌گيري شود، مشخص مي‌شود كه پتانسيل اندازه‌گيري شده تغييراتي داشته و به مقداري نزديك‌تر به پتانسيل آندي رسيده است.به همين صورت اندازه‌گيري پتانسيل قسمت آندي قبل و بعد از برقراري جريان نشان‌دهنده‌ي نزديك‌تر شدن پتانسيل اين قسمت به پتانسيل قسمت كاتدي مي‌باشد كه مي‌تواند نتيجه افزايش غلظت يون‌هاي فلزي در ناحيه آندي و در مجاورت سطح فلز در حال خورده شدن باشد.دو نوع مختلف پلاريزاسيون يا راه‌هائي كه واكنش‌هاي الكتروشيمي كندتر مي‌شوند وجود دارد. اين دو پلاريزاسيون ناشي از فعاليت و غلظت عوامل مؤثر به واكنش‌ها مي‌باشند.واژه پلاريزاسيون ناشي از فعاليت در نشان دادن فاكتورهاي كند كننده‌ائي كه خودشان از عوامل اصلي واكنش هستند به كار مي‌رود. براي مثال در واكنش احيا يون ئيدروژن كه قبلاً توضيح داده شد، سرعتي كه يون‌هاي ئيدروژن را به گاز ئيدروژن احيا مي‌كند، به عواملي بستگي دارد كه در سرعت انتقال الكترون به سطح فلز مؤثر هستند. اين عوامل شامل نوع فلز، غلظت يون هيدروژن و دماي سيستم مي‌باشد. در حقيقت اختلاف زيادي در قابليت‌هاي فلزات مختلف در انتقال الكترون به يون هيدروژن وجود دارد در نتيجه سرعت تشكيل هيدروژن از سطوح فلزات مختلف كاملاً متفاوت مي‌باشد.در مقابل پلاريزاسيون ناشي از غلظت در مورد عوامل كندكننده واكنش به دليل تغييرات غلظت محلول مجاور سطح فلز، به كار برده مي‌شود.

شکل 9-1 تشکیل هیدروژن بروی سطح فلز در حال خوردگی
درشكل9-1 تشكيل هيدروژن بر روي سطح فلزي كه به سرعت خورده مي‌شود، نشان داده شده است. براي سادگي واكنش‌هاي اكسيداسيون فلز نشان داده نشده است.اگر اين واكنش با سرعت نسبتاً خوبي پيشرفت كند و غلظت يون‌هاي هيدروژن در محلول نسبتاً پائين باشد، مي‌توان ديد كه ناحيه خيلي نزديك به سطح فلز از يون‌هاي ئيدروژن خالي خواهد شد و اين موضوع به دليل آن است كه اين يون‌ها به وسيله واكنش كاتديك مصرف مي‌شوند. تحت اين شرايط واكنش توسط ميزان نفوذ يون‌هاي ئيدروژن به سطح فلز كنترل مي‌شود.پلاريزاسيون ميزان فعاليت، معمولاً فاكتور كنترل‌كننده خوردگي در اسيدهاي قوي است و پلاريزاسيون ناشي از غلظت معمولاً وقتي غلظت عوامل فعال كم باشد، تسلط مي‌يابد براي نمونه در اسيدهاي ضعيف و در آب‌هاي هوادهي شده و محلول‌هاي آبي اثرات اين نوع پلاريزاسيون را مي‌توان ديد. شناخت انواع پلاريزاسيوني كه رخ مي‌دهد بسيار مفيد مي‌باشد بطوري كه مي‌تواند به پيش‌بيني مشخصات سيستم‌هاي خورنده كمك زيادي نمايد.به عنوان مثال، اگر خوردگي به وسيله پلاريزاسيون ناشي از غلظت كنترل گردد، در اين حالت هر تغييري كه موجب افزايش سرعت نفوذ عوامل فعال (مانند ) شود، مي‌تواند باعث سرعت خوردگي گردد. در چنين سيستمي، اين انتظار هم وجود دارد كه آشفته نمودن محلول يا به هم زدن و تكان دادن آن، تمايل به افزايش خوردگي فلز را بيشتر مي‌نمايد.در حالي كه اگر فعاليت واكنش كاتدي كنترل مي‌شود، به هم زدن يا تكان دادن هيچ اثري بر روي سرعت خوردگي نخواهد داشت. شناخت نوع پلاريزاسيون كه واكنش خوردگي را كنترل مي‌كند، به ما اجازه مي‌دهد كه پيش‌بيني‌هاي خيلي مفيد در رابطه با اثرات نسبي بر روي سرعت خوردگي داشته باشيم. بطور كلي مي‌توان گفت: نوع پلاريزاسيوني كه در آند و كاتد رخ مي‌دهد ميزان خوردگي ايجاد شده را در بيشتر پيل‌هاي الكتروشيميائي تعيين مي‌كند.همان‌طور كه قبلاً گفته شد، تأثير مقدار جريان خوردگي بر روي پديده پلاريزاسيون نه تنها به مقدار كلي مقدار جريان بلكه همچنين به دانسيته جريان يا مقدار جريان در واحد سطح هم بستگي دارد. در واقع به راحتي مي‌توان فهميد كه اگر مقدار معيني جريان به صورت متمركز بر روي يك ناحيه كوچك از سطح فلز بسيار بيشتر از زماني است كه همان مقدار جريان بر روري سطح خيلي بزرگ‌تر پراكنده شده باشد.اگر اندازه سطح و مقدار دانسيته جريان در مورد دو فلز فولاد و مس وقتي كه به صورت ورقه يا ميخ پرچ در يك محلول خورنده قرار مي‌گيرند مورد بررسي قرار گرفته است. در حالتي كه ميخ پرچ استيلي براي اتصال ورقه مسي استفاده مي‌شود، دانسيته جريان بر روي ورقه‌هاي مسي داراي سطح كاتديك نسبتاً بزرگ كم خواهد شد، پلاريزاسيون كاتديك بر روي مس مقدار ناچيزي مي‌شود و ولتاژ دو فلز نا همجنس (جفت گالوانيكي) داراي مقداري نزديك به پتانسيل مقدار باز آن‌ها خواهد شد. در همين زمان، دانسيته جريان بر روي پرچ استيلي داراي سطح آنديك كوچك خيلي زياد مي‌شود و نتيجتاً موجب خوردگي خيلي شديد در اين قسمت مي‌شود.برعكس هنگامي كه از پرچ مسي در اتصال دادن ورقه‌هاي استيلي استفاده مي‌شود، دانسيته جريان بر روي پرچ‌هاي مسي كاتد شده زياد مي‌شود در نتيجه به دليل پلاريزاسيون قابل ملاحظه پرچ‌هاي مسي پتانسيل مدار باز جفت گالوانيكي كمتر از مقدار اوليه خواهد شد. در اين حالت جريان آند يك كاهش يافته بر روي ورقه‌هاي استيلي بزرگ پخش مي‌شود و از اثر نامطلوب ناشي از اتصال دو فلز غير هم جنس به شدت كاسته مي‌شود.اندازه‌گيري پتانسيل مدار باز براي پيش‌بيني اندازه و مقدار اثرات ناشي از دو جفت گالوانيكي نامناسب مي‌باشد. به دليل آنكه با اين اندازه‌گيري نمي‌توان اندازه سطح و ميزان اثرات پلاريزاسيون را محاسبه نمود. بلكه اين اندازه‌گيري تنها براي پيش‌بيني جهت چنين اثراتي قابل اطمينان و استفاده مي‌باشد.
اهميت اكسيژن

اكسيژن شناخت شده‌ترين كاهش دهنده پلاريزاسيون (دي پلاريزر) واكنش‌هاي كاتديك مي‌باشد. نقش اكسيژن را در افزايش خوردگي به آساني با قرار دادن دو قطعه آهن در ٢ ظرف پر شده با آب مي‌توان نشان داد. در داخل ظرف اول لوله‌هائي براي ورود اكسيژن قرار داده شده و در ظرف دوم براي حذف اكسيژن محلول آب با گاز نيتروژن اشباع مي‌شود. پس از آنكه بعد از چند ساعت در دو ظرف گازهاي اكسيژن و نيتروژن وارد گرديد خواهيم ديد كه آهن قرار گرفته در آب بدون اكسيژن براق و روشن باقي مي‌مان. اما آهن قرار داده شده در آب اشباع از اكسيژن شروع به زنگ زدن مي‌كند.اكسيژن موجود در هر محلول يكي از مهمترين فاكتورهاي مؤثر در خوردگي آهن و مقدار زيادي از ديگر فلزات قرار مي‌گيرد. حذف اكسيژن به وسيله عمليات هوازدائي يك وسيله مؤثر جلوگيري مي‌باشد. به عنوان مثال در مورد ديگ‌هاي بخار عمليات هوازدائي و آب ورودي به صورت كامل انجام مي‌شود.
پيل‌هاي غلظت اكسيژن

نقش اكسيژن در واكنش‌هاي خوردگي، اين حقيقت را نشان داده است كه اكسيژن نه تنها مي‌تواند به انجام شدن و تداوم يك واكنش كاتدي كمك نمايد بلكه مي‌توان موجب گسترش و پيشرفت اين واكنش نيز گردد.
اين واكنش در جايي كه اختلاف در غلظت اكسيژن محلول بر روي قسمتي از سطح فلز نسبت به ساير قسمت‌ها وجود دارد رخ مي‌دهد. از آنجا كه اين واكنش نيز تمايل دارد كه به سمت تعادل پيش برود. تنها راه رسيدن به تعادل به وسيله خوردگي و با كاهش غلظت اكسيژن در جايي كه بيشترين غلظت را دارد امكان‌پذير مي‌باشد. چنين واكنشي مي‌تواند با مصرف اكسيژن انجام شود، در نتيجه جايي كه اختلاف غلظت اكسيژن محلول در دو نقطه روي سطح فلز وجود دارد قسمت‌هائي در تماس با غلظت اكسيژن بيشتر نسبت به قسمت‌هاي در تماس با غلظت اكسيژن كمتر كاتديك مي‌شوند. در اين حالت قسمت‌هاي در معرض غلظت اكسيژن كمتر به صورت آندهايي در يك پيل ناشي از اختلاف غلظت اكسيژن به خوردگي شديدي دچار مي‌شوند.يك پيل ناشي از اختلاف غلظت اكسيژن مي‌توان به سادگي در يك شرايط آزمايشگاهي در دو ظرف مرتبط همانند دستگاهي كه براي اثبات پيل ناشي از اختلاف يون فلز به كار مي‌رود نشان داد.در اين آزمايش قطعات آهن در محلول كلريد سديم در هر دو ظرف قرار داده مي‌شوند. محلول در يك ظرف با اكسيژن و در ظرف ديگر به وسيله نيتروژن اشباع مي‌شود. اين حالت موجب به وجود آمدن اختلاف زيادي در غلظت اكسيژن محلول در تماس با دو قطعه آن مي‌گردد.غلظت زياد اكسيژن در محلول ظرف اول سطح آهن را شديداً نسبت به ظرف دوم كاتديك مي‌سازد. پتانسييل اندازه‌گيري شده ميزان اختلاف در غلظت اكسيژن و اندازه جريان را با توجه به مساحت سطوح فلز مورد نظر و مقاومت مدار تعيين مي‌كند.اختلاف و غلظت اكسيژن مي‌توند به وسيله گراديان سرعت و همچنين وجود شكاف‌ها و درزها ايجاد گردد. محل آندها و كاتدها در اين پيل درست برخلاف پيل غلظت يون‌هاي فلزي مي‌باشد، در اين حالت اين سطوح كاتديك شده و سطوح با قابليت دسترسي كمتر به اكسيژن كه در سرعت كمتري در حال حركت هستند نقش آديك خواهند داشت. به عنوان مثال معمولاً در سطوح نزديك مركز ديسك نوار خوردگي شديدي ديده مي‌شود.
شدت خوردگي به وسيله يك پيل ناشي از اختلاف غلظت اكسيژن در داخل درزهاي يا زير رسوبات بيشتر از خارج آن مي‌باشد. مشابه حالت قبلي در اين مورد نيز حل آندها و كاتدها برخلاف پيل حاصل از اختلاف و غلظت يون‌هاي فلزي مي‌باشد. اين اختلاف بين دو نوع پيل غلظتي پيش‌بيني شدت و محل خوردگي ناشي از فعاليت آن‌ها را پيچيده مي‌نمايد.به صورت يك قانون كلي، آن فلزاتي كه در بالاي سري الكتروموتيو قرار گرفته‌اند به عنوان مثال آهن با احتمال زيادتري براي حملات شديد ناشي از پيل‌هاي اختلاف غلظت اكسيژن مساعد مي‌باشند. در حالي كه آن دسته از فلزاتي كه در سمت پائين سري فوق قرار مي‌گيرند به عنوان مثال مس، در مقابل فعاليت پيل اختلاف يون فلز آسيب‌پذيرتر مي‌باشند.فلزات و آلياژهاي قرار گرفته در محدوده وسط به عنوان مثال، آلياژ مس ـ نيكل از اثرات مخالف دو نوع پيل بهره مي‌برند.آلياژهاي ساخته شده از تركيب فلزات نزديك به قسمت بالاي سري الكتروموتيو به عنوان مثال آهن و كرومينيوم (فولاد ضد رنگ) كه پتانسيلي خنثي‌تر از فلزات تشكيل‌دهنده دارند به دليل اثر فيلم خنثي ناشي از واكنش با اكسيژن به طور ويژه‌اي در مقابل قابليت دسترسي به اكسيژن حساس هستند و بنابراين در مقابل فعاليت پيل اختلاف غلظت اكسيژن آسيب‌پذير مي‌باشند.
 

mitsomak

عضو جدید
رهاسازی و ترک (Abondon) منطقه‌ی دارای پوشش شنی (gravel pack zone) بوسیله‌ی ژل

رهاسازی و ترک (Abondon) منطقه‌ی دارای پوشش شنی (gravel pack zone) بوسیله‌ی ژل

رهاسازی و ترک (Abondon) منطقه‌ی دارای پوشش شنی (gravel pack zone) بوسیله‌ی ژل
گروه علمی تحقیقاتی نفت تایمز:
خوردگی کف مخازن را می توان با به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و ممانعت کننده خوردگی از نوع فاز بخار و یا تنها با به کارگیری وی سی آی (VCI) تحت کنترل قرار داد.

خوردگی کف مخازن نفتی یکی از مشکلات مهم ذخیره سازی نفت خام و مایعات گازی است. نشست مخازن بزرگ نفتی موجب آلودگی آب های زیرزمینی و وارد آمدن خسارت های جبران ناپذیر به محیط زیست می شود. در گذشته کف مخازن (قسمت بیرونی مخزن که با زمین در ارتباط است) با به کارگیری حفاظت کاتدی نتوانسته است به طور کامل مانع از نشت و جلوگیری از خوردگی کف مخازن ذخیره نفت شود.

در این مقاله دلایل ناتوانی سیستم حفاظت کاتدی در جلوگیری از خوردگی کف مخازن نفتی و آخرین روشهای مورد استفاده برای حفاظت کف مخازن بررسی می شود.
به کارگیری سیستم حفاظت کاتدی، بازدارنده های خوردگی از نوع فاز بخار و به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و بازدارنده های خوردگی فاز بخار از جمله روش های حفاظت از خوردگی کف مخازن است.
مشکلات روش های حفاظت کاتدی:

نتایج تجربی نشان می دهد سیستم حفاظت کاتدی به تنهایی قادر به حفاظت خوردگی کف مخازن نیست و در موارد متعدد دچار نشت شده است. این درحالی است که کف مخازن در پتانسیل حفاظت کاتدی قرار دارد.
یکی از روش های توزیع مناسب پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخازن به کارگیری بستر آندی است. به گونه ای که موجب توزیع پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخازن شود که شامل، به کارگیری آندهای کم عمق در اطراف مخزن، آندهای افقی و سیمی در زیر کف مخزن است.
در روش اول به علت تخلیه جریان حفاظت کاتدی در لایه سطحی زمین، باعث افزایش ضریب حفاظتی (Over protection) در خطوط لوله مدفون در خاک و مجاور مخازن می شود، بنابراین از این روش نمی توان در پالایشگاه ها استفاده کرد. در روش دوم آندهای سیمی به صورت مارپیچ در فونداسیون کف مخزن قرار می گیرد و این روش برای مخازن موجود قابل استفاده نیست.
یکی دیگر از روش های توزیع پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخزن عایق سازی الکتریکی هر یک از مخازن از یکدیگر است. در این روش هر یک از مخازن توسط فلنچ عایقی به همراه مقاومت الکتریکی از یکدیگر جدا می شوند.
به کارگیری پوشش در کف مخزن ها نیز یکی دیگر از روش هایی است که در توزیع حفاظت کاتدی در کف مخزن استفاده می شود. به دلیل مشکلات اجرایی اعمال پوشش بر روی ورق فولادی کف مخازن نفتی و گازی امکان پذیز نمی باشد. حرارت ناشی از جوشکاری صفحات کف مخزن، باعث از بین رفتن پوشش آنها می شود، در نتیجه پوشش مناسبی برای حفاظت از این نواحی نیست.
بنابراین به جای پوشش دادن ورق فولادی کف مخزن، محل نصب مخزن به خوبی پوشش داده می شود و اطراف مخزن را به خوبی آب بند می کنند. پوشش مزبور چسبندگی به کف مخزن ندارد، در چنین شرایطی این پوشش در حکم سپر برای جریان حفاظت کاتدی عمل می کند و اگر به دلایلی الکترولیک به ناحیه بین پوشش و کف مخزن نفوذ کند، حفاظت کاتدی قادر به مقابله با خوردگی آن نخواهد بود.
به دلیل آن که پوشش مزبور حالت سپر الکتریکی دارد، اندازه گیری پتانسیل کف مخزن چنین حالتی را نشان نمی دهد و کف مخزن در محدوده پتانسیل حفاظت کاتدی قرار دارد ولی خوردگی در کف آن اتفاق می افتد.
از طرف دیگر اگر کف مخزن مستقیما بر روی فونداسیون بتنی قرار گیرد، کلیه نواحی کف مخزن قادر به ایجاد ارتباط الکتریکی مناسب با فونداسیون بتنی نخواهد بود و بنابراین حفاظت کاتدی نمی تواند به خوبی کف مخزن را تحت حفاظت خود قرار دهد.
نتایج تجربی موجود نشان می دهد مخازن نفتی با وجود حفاظت کاتدی کف آنها دچار خوردگی می شود و نشت مواد نفتی به آبهای زیر زمینی موجب ایجاد خسارت های زیادی به آب های زیر زمینی شده است.
روش های جدید حفاظت خوردگی کف مخازن امروزه می توان خوردگی کف مخازن را با به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و ممانعت کننده خوردگی از نوع فاز بخار و یا تنها با به کارگیری وی سی آی (VCI) تحت کنترل قرار داد.
مواد وی سی آی، ممانعت کننده فاز بخار، می توانند در محیط بسته سطح فلز را در برابر عوامل خورنده مثل آب، بخار، کلریدها، سولفید هیدروژن و مواد خورنده دیگر در محیط های صنعتی حفاظت کنند.

فشار بخار مواد مذکور کم است، بنابراین در فشار اتمسفر و دمای محیط بخار می شوند. در محیط بسته بخارهای ایجاد شده بر روی سطح میعان کرده و توسط مولکول های سطح قطعات جذب شده و منجر به توقف یا تاخیر در انجام واکنش های خوردگی می شوند. روش مذکور به عنوان یکی از روش های استاندارد محافظت کف مخازن نفتی مطرح شده است.
روش دیگر تزریق مداوم وی سی آی از طریق شبکه ای از لوله های سوراخ دار است. این لوله ها در زیر مخزن و در داخل فندانسیون بتنی کف قرار می گیرند. مواد بازدارنده خوردگی از طریق لوله های مزبور در کف مخزن تزریق می شود. بدیت ترتیب با توزیع وی سی آی در کف مخزن، از خوردگی آن جلوگیری می شود. برای جلوگیری از ایجاد جرقه در نتیجه تمرکز الکتریسیته ساکن، باید مقاومت سطح پوشش درونی مخزن کمتر از ۱۰۸ اهم باشد.

سیستم های پوشش دهنده درون مخازن ذخیره نفت:

جهت دیواره و کف از پوشش اپوکسی فنولیک با هاردنر آمین و با خاصیت آنتی استاتیک استفاده شود. که این پوشش به دلیل ایجاد کراس لینک (Cross-linK) بالا، منجر به ایجاد پوشش سخت و مقاوم خواهد شد.
روش دیگر استفاده از پوشش پلی اورتان با خاصیت آنتی استاتیک که برای دیواره مخازن استفاده می شود. چنانچه کف مخزن توسط کامپوزیت کلاس اپاکسی (Glass-Epoxy) یا کلاس پلی استر (Glass-Polyester) روکش شده است، لازم است ژل کت سطحی آن دارای خاصیت آنتی استاتیک باشد.
مقاومت پوشش ها در حدود ۱۰ اهم است و چنین مقاومتی تنها مانع از بروز جرقه توسط انباشته شدن الکتریسیته ساکن می شود و از لحاظ الکتریکی چنین موادی تقریبا در ردیف مواد نیمه رسانا قرار دارند.
آندهای فدا شونده که در داخل مخازن به کار می روند علاوه بر جلوگیری از خوردگی، عامل تخلیه بارهای الکتریسته ساکن نیز محسوب می شود.
به طور کلی مخازن نفتی زیادی در کشور دچار نشت شده است. این موضوع ضررهای اقتصادی جبران ناپذیری به محیط زیست وارد کرده است. با توجه به اهمیت بالای حفظ محیط زیست و نیز جلوگیری از هدر رفتن نفت خام و مایعات گازی لازم است روش های جدید مقابله با خوردگی کف مخازن نفتی مورد توجه قرار گیرد.

عباس آقاجانی
منبع: ماهنامه داخلی شرکت ملی گاز ایران/

 

mitsomak

عضو جدید
سرعت خوردگي

سرعت خوردگي

مهمترين مسئله اي كه در رابطه با خوردگي اهميت دارد سينتيك خوردگي است. شايد يك قطعه از نظر ترموديناميكي مستعد به خوردگي باشد ولي سرعت خورده شدن آنقدر پايين باشد كه عملا بتوان آن فلز را در آن محيط نجيب دانست . پس در مي يابيم كه سرعت خوردگي و محاسبه آن از اركان اساسي علم خوردگي است. از اين رو از همان آغاز اندازه گيري سرعت خوردگي مورد بحث بوده و روشهاي متفاوتي نيز براي محاسبه سرعت خوردگي ابداع گرديده است. در اکثر موارد جدا از مسائل آلودگی مهم ترین مسئله عمر تجهیزات می باشد.یک رابطه سرعت خوردگی خوب بایستی دارای این ویژگی ها باشد:
دارای واحدهای متداول باشد.
نحوه محاسبه آن آسان باشد.
به سهولت قابل تبدیل به واحد سطح باشد.
عمق نفوذ خوردگی را بدست دهد.
حتی الامکان نتیجه محاسبه اعداد صحیح بدون رقمهای اعشاری باشد.
انواع آزمونهاي خوردگي
آزمونهاي خوردگي را مي توان به دو دسته تقسيم بندي کرد:
1. آزمونهاي آزمايشگاهي
2. آزمونهاي خدماتي
آزمونهاي آزمايشگاهي خود به دو دسته تقسيم بندي مي شوند.
الف: آزمونهاي دراز مدت که در اين آزمونها شرايط به نحوي است که آزمايش ها را به صورت سرعت يافته مورد بررسي قرار نمي دهند بلکه خوردگي را عينا مشابه آنچه در عمل اتفاق مي افتد در مقياس آزمايشگاهي و در دستگاه هاي به مراتب کوچک تر از اشل صنعتي مورد بررسي قرار مي دهند. اين نوع آزمونها بيشتر براي شناخت مواد مناسب تر و يا شناسايي روش هاي حفاظتي بهتر, به کار گرفته مي شود.
اين آزمونها به دليل عدم ايجاد اخلال در فرآيند هاي صنعتي و يا ديگر فرايند هاي علمي ديگر که در حال اجرا مي باشند, نسبت به آزمونهاي خدماتي ارجح هستند.
ب. آزمونهاي کوتاه مدت يا سرعت يافته
در اين نوع آزمونها, يک و يا چند عامل موثر را عملا تشديد مي کنند تا خوردگي در زمان کوتاه تري اتفاق بيافتد. آزمونهاي کوتاه مدت سرعت يافته, بيشتر با هدف کنترل کيفيت قطعات استفاده شده در و نقش حفاظتي پوشش هايي که بکار رفته اند انتخاب مي گردند.
از اين آزمونها, جهت شناسايي عملکرد مواد و نقش حفاظتي پوشش هايي که براي اولين بار مورد مصرف قرار مي گيرند, استفاده مي نمايند.
آزمونهاي خدماتي هم مي توانند به دو دسته تقسيم بندي شود:
1) آزمونهاي تاسيساتي: که درحقيقت به مفهوم آزمونهايي هستند که در مورد قطعات در حال استفاده عملي مي شوند و مي توانند مشابه آزمونهاي آزمايشگاهي داراي هدف کنترل کيفي قطعات و يا روشهاي حفاظتي قطعات باشد.
2) دسته دوم در واقع آزمونهايي هستند که جهت کنترل کيفيت قطعات و يا روش هاي حفاظتي آنها به اجرا گذاشته مي شود. ولي با اين تفاوت که در اين حالت عوامل خورنده شرايط طبيعي يعني اتمسفر يا آب و يا خاک, انتخاب مي شود.
در اينجا چند روش آزمونهاي کوتاه مدت آزمايشگاهي توضيح داده مي شود.

روش هاي الکتروشيميايي آزمون خوردگي
غالبا" در مطالعات الکتروشیمی خوردگی برای تعیین سرعت و رفتار خوردگی از یک مدار پتانسیواستات استفاده می شود که دارای یک سل پلاریزاسیون می باشد.الکترود کاری نمونه خوردگی می باشد.الکترود کمکی از ماده ای ساخته می شود که واکنشهای الکتروشیمیایی اکسیداسیون یا احیا مواد واکنشگر موجود در الکترولیت بتوانند به راحتی روی آن انجام شوند اما خودش خورده نشود.الکترود مرجع الکترودی است که دارای پتانسیل ثابت می باشد و پتانسیل الکترود کاری بوسیله آن اندازه گیری می شود .پتانسیواستات می تواند به گونه ای تنظیم شود که نمونه را به صورت آندی یا کاتدی پلاریزه کند . واکنش خالصی که روی سطح نمونه انجام می شود در حالت آندی اکسیداسیون و در حالت کاتدی احیا می باشد.
روش اکستراپولاسيون تافل
این روش اولین بار توسط Wagner و Trude و برای اثبات تئوری پتانسیل مختلط به کار گرفته شد . در این روش از اطلاعات پلاریزاسیون آندی و کاتدی استفاده می شود.
از این روش جهت اندازه گيري پلاريزاسيون کاتدي و آندي استفاده مي نمايند. رسم دياگرامهاي کاتدي در اولويت است زیرا نتايج درست تري را ارائه مي دهد.
با رسم دياگرام هاي پلاريزاسيون, مي توان aβو bβ و Icorr را بدست آورد. معمولا, پتانسيل اعمال شده به نمونه را به سمت مقادير مثبت تر (تا حدود 250 ميلي ولت مثبت تر) تغيير مي دهند. در اين صورت منحني پلاريزاسيون آندي رسم مي شود و ميتوان aβ را محاسبه نمود و اگر مقدار پتانسيل متحمل شده را به سمت مقادير منفي تر (تا حدود 250- ميلي ولت منفي تر نسبت به پتانسيل خوردگي) اعمال نمايند. بدين ترتيب, منحني پلاريزاسيون کاتدي بدست مي آيد و مي توان cβ را محاسبه نمود. شکل1 چگونگي محاسبه شيب هاي تافل و تعيين جريان خوردگي را نشان مي دهد. همانطور که روي شکل ديده مي شود قسمت خطي دياگرام را امتداد داده تا پس از برخورد با پتانسيل خوردگي, بتوان مقدار جريان خوردگي را محاسبه نمود و به اين طريق سرعت خوردگي را محاسبه کرد.

جهت مشاهده ی تصویر در ابعاد واقعی 565x343 پیکسل اینجا کلیک کنید.





چگونگي تعيين شيب هاي تافل و جريان خوردگي در روش اکستراپولاسيون تافل


در شرايط ايده آل روش تافل داراي دقت مناسبي در حد روش توزين جهت تعيين سرعت خوردگي بوده و چه بسا داراي دقت بيشتري هم باشد. به اين روش مي توان جريانهاي خوردگي بسيار اندک را در زمان نسبتا کوتاهي بدست آورد.
چنانچه رسم منحني پلاريزاسيون را از پتانسيلي حدود 250 ميلي ولت منفي تر نسبت به پتانسيل خوردگي شروع نمايند و تغييرات پتانسيل تاحدود 250 ميلي ولت مثبت تر از پتانسيل خوردگي ادامه يابد. در اين صورت منحني مشابه شکل زير به وجود مي آيد که تعيين شيب هاي آندي و کاتدي (aβ و cβ) و نيز مقدار Icorr به همان روش عمومي که قبلا توضيح داده شد امکان پذير خواهد بود.
اما اين روش داراي اين عيب است که به هنگام عبور از پتانسيل هاي منفي تر به سمت پتانسيل هاي مثبت تر سطح نمونه تحت تاثير محصولات عبور جريان قرار گرفته و لذا مي تواند باعث اختصاصات سطح در پتانسيل هاي مثبت شود و بنابراين بهتر است که بررسي هاي کاتدي و آندي به طور جداگانه انجام شود و هر بار از يک نمونه جديد استفاده شود. بايد يادآوري شود که اين نمودارها در دامنه پتانسيل 50 تا 250 ميلي ولت نسبت به پتانسيل خوردگي خطي مي باشند.
همچنين بايد متذکر شد که امروزه دستگاههاي مدرن مخصوص مطالعات خوردگي قادرند که مقدار پتانسيل خوردگي Ecorr را در همان ابتداي کار تعيين نمايند و همچنين مي توانند مقدار پتانسيل اعمال شده را به سوي مقادير مثبت تر و يا منفي تر, به طور مستقل هدايت کنند يعني قابل تنظيم مي باشند.معمولا در مطالعات خوردگي, سرعت تغيير پتانسيل را برابر 1/0 ميلي ولت در ثانيه در نظر مي گيرند. روش ديگري به نام مقاومت پلاريزاسيوني نيز وجود دارد که به دليل اهميت زياد آن در اندازه گيري هاي خوردگي به طور مختصر به آن اشاره مي کنيم.

روش پلاريزاسيون خطی
در اين روش, مقاومت پلاريزاسيوني يا همان Rp, اندازه گيري مي شود. مقاومت پلاريزاسيوني طبق تعريف عبارت از مقاومتي است که نمونه در برابر اعمال پتانسيل خارجي از خود نشان مي دهد. با اندازه گيري Rp مي توان مقدار Icorr را بر طبق معادله Stern-Geary محاسبه نمود.روش پلاریزاسیون خطی فاقد معایب روش اکستراپولاسیون تافل می باشد و مشاهده شده است که در محدوده 10 میلی ولت نجیب تر یا فعال تر از پتانسیل خوردگی دانسیته جریان اعمال شده تابع خطی پتانسیل الکترود می باشد.
چنانچه دامنه مقدار پتانسيل اعمال شده در محدوده 20+ ميلي ولت تا20- ميلي ولت باشد (نسبت به پتانسيل خوردگي) دراين صورت نمودار شکل زير بدست خواهد آمد که در اين محدوده از پتانسيل يک رابطه خطي بين جريان و پتانسيل برقرار مي باشد.











منحني مقاومت پلاريزاسيوني


با محاسبه شب اين خط يعني Rp و همچنين با داشتن مقادير (aβ و cβ) مي توان مقدار Icorr را به صورت دقيق تري نسبت به روش تافل بدست آورد. که براي محاسبه آن از روابط زير استفاده مي شود.


در اين رابطه ديمانسيون E بر حسب ولت و ديمانسيون I و Icorr بر حسب ميکروآمپر بوده لذا ديمانسيون Rp اهم خواهد بود که به همين دليل اين روش را مقاومت پلاريزاسيوني ناميده اند.
به روش مقاومت پلاريزاسيوني مي توان اندازه گيري سرعت خوردگي فلزات را درحالت پسيو و يا در موارد واکنش هاي کاتدي که انتقال مواد توسط پخش, کنترل مي شود, عملي ساخت.
در اين روش نيز سرعت تغيير پتانسيل در واحد زمان را مي توان همان 1/0 ميلي ولت در ثانيه انتخاب نمود.
 

mitsomak

عضو جدید
برخي از اشتباهات رايج در خوردگي ميکروبي(1)

برخي از اشتباهات رايج در خوردگي ميکروبي(1)

برخي از اشتباهات رايج در خوردگي ميکروبي(1)
هرگاه خوردگي الکتروشيميايي همراه با اثرات ميکروارگانيسمها باشد اين فرآيند را خوردگي ميکروبي مينامند. در واقع خوردگي ميکروبي نوعي از خوردگي نيست بلکه به جرات ميتوان گفت که شايد هيچ فرآيند خوردگي مانند خوردگي ميکروبي سهل و ممتنع نميباشد. سهل از آن بابت که وجود ارگانيسمها ميتواند يکي از علائم خوردگي ميکروبي شمرده شود و ممتنع از بابت اينکه حتي وجود ارگانيسمها نيز نميتواند بطور قطع و يقين عامل خوردگي ميکروبي باشد.


  1. باکتريهاي احياکننده سولفات مهمترين نوع باکتريهاي دخيل در خوردگي ميکروبي ميباشند.

اين مساله به طور حتم نادرست است. انواع بسيار مختلفي از باکتريها علاوه بر خزه­ها و قارچها وجود دارند که ميتوانند در خوردگي موثر باشنذ. به طور مثال باکتريهاي اکسيد کننده آهن، احيا کننده آهن، اکسيدکننده گوگرد، اکسيدکننده منگنز و نيتروژن خوار نيز ميتوانند در خوردگي موثر باشند. بايد توجه داشت باکتريهايي مانند کلستريديومها نه تنها مانند احياکننده هاي گوگرد بي هوازي هستند بلکه به خاطر توليد هيدروژن قادر به ايجاد تردي هيدروژن نيز ميباشند. در مورد فلزات آهني عر رسوب سياه رنگي نشانه وجود باکتريهاي احياکننده سولفات نيست گاه ممکن است اين رسوبات اکسيدهاي آهن مگنتيت باشند. حتي اگر با تست اسيد بوي مشخص سولفيد آهن توليد شود لزوما نميتوان نتيجه گرفت که منبع توليد اين سولفيد باکتريهاي احيا کننده سولفات باشد.

2. تزريق ميکروب کش ميتواند از خوردگي ميکروبي جلوگيري کند.
اين مساله هميشه صحيح نيست. اگر در سامانه موردنظر بيوفيلم تشکيل شده باشد به کارگيري ميکروب کشهايي که قادر به از بين بردن باکتريهاي شناور باشند و قادر به نفوذ به داخل بيوفيلم نباشند از ارزش چنداني برخوردا نخواهد بود. همچنين اگر در سامانه باکتري وجود داشته باشد ولي از بازدارنده حاوي نيتروژن استفاده شود در واقع خوردگي غيرميکروبي برطرف شده ولي به خوردگي ميکروبي در سامانه افزوده ميشود زيرا نيتروژن از مواد غذايي مورد علاقه باکتريها ميباشد.
همچنين اگر ميکروب کشي مانند ايزوتيوزونول در سامانه حاوي فولاد زنگ نزن به کار رود احتمالا باکتريهاي احياکننده سولفات در سامانه از بين ميرود ولي چون اين نوع ميکروب کش با توليد کلريد همراه است لذا در طولاني مدت فولاد زنگ نزن را نيز بين ميبرد.
منبع: خبرنامه انجمن خوردگي ايران-سال دوم-شماره13-آبان90
 

mitsomak

عضو جدید
اکسيداسيون و خوردگي داغ

اکسيداسيون و خوردگي داغ

كلمه اكسيداسيون و خوردگي دو عبارت متفاوت است كه اگرچه در مفهوم يك رخداد است اما به دو شكل متفاوت. در خوردگي ما الكتروليت داريم كه يون بعد از جدا شدن از الكترود وارد آن شده و در كل محلول پخش مي شود. اين الكتروليت باعث مي شود كه كنده شدن يون از الكترود آسان تر شده و در نتيجه سرعت خوردگي بالاتر است. اما در اكسيداسيون الكتروليت گاز است و يونها بعد از كنده شدن از الكترود همانجا روي سطح رسوب مي كند كه يك پوسته تشكيل مي شود كه اگر متراكم باشد خود يك مانع در برابر خوردگي است. چرا كه يونها براي ادامه اكسيداسيون بايد از ميان اين پوسته عبور كنند. در دماي بالا اين عمل به دليل سرعت نفوذ بالا بهتر انجام مي شود و در دماي پايين اكسيداسيون عملا متوقف مي شود.
پوسته دار شدن ، کدر شدن خوردگي خشک نيز گاهي براي توصيف اين پديده ، با کار مي رود . چون تقريباً تمام فلزات و آلياژها در درجه حرارتهاي معمولي با هوا ترکيب مي شوند ، لذا مقاومت اکسيداسيون را بايستي در اکثر کاربردهاي مهندسي متالورژي در نظر گرفت . با بالا رفتن درجه حرارت اهميت اکسيداسيون نيز بيشتر مي گردد . توربينهاي گازي ، موتورهاي جت ، کوره ها و پروسسهاي پتروشيمي براي راندمان بيشتر براي کار در درجه حرارتهاي بالا طراحي مي شوند .
خوردگي اکسيداسيون و خوردگي در دماي بالا ممکن است در سه محدوده دمايي مطرح شود. به بيان ديگر اصطلاح دماي بالا شامل سه ناحيه دمايي به شرح زير است.
v دماي پايين: دماي کمتر از 180˚C که موجب خوردگي داغ در مسير خروجي از ديگ بخار مي شود.
v دماي متوسط: دماي حدود 500-600˚C که دماي گازهاي محفظه احتراق است و سبب خوردگي لوله هاي سوپرهيتر ديگهاي بخار در سمت آتش مي شود.
v دماي بالا: دماي حدود 1200˚C که سبب خوردگي سوپرآلياژها در پره هاي توربين گازي مي گردد خوردگي و اکسيداسيون در دماي بالا شامل محدوده دمايي ذکر شده به ترتيب در بخش هاي به طور مشروح بيان خواهد شد. مقاومت در برابر اکسيداسيون اينگونه مواد به واسطه وجود عناصر فعال آلياژي مانند کرم, آلومينيوم وسيليسيم زياد مي باشد. اين عناصر قادرند روي سطح اجزاء پوسته هاي اکسيدي محافظ تشکيل داده و از خوردگي بيشتر جلوگيري نمايند.
بيشتر مواد به كار رفته در تجهيزات صنعتي در دماي بالا كار مي‌كنند به عنوان مثال قطعات كوره، مبدلهاي حرارتي، اجزاي موتورهاي جت، توربين‌هاي گازي و فرآيند پتروشيمي به منظور كارآيي بيشتر در دماي بالا طراحي مي­شوند. طراحي در دماهاي بالا، مي‌طلبد كه از موادي استفاده گردد كه بتوانند در آن دماها در برابر خوردگي داغ و يا اکسيداسيون مقاومت نمايند.
در مورد طبيعت شرايط حاكم در ناحيه دماي بالا، تحقيقات زيادي صورت گرفته است. از آنجا كه خوردگي و اكسيداسيون فلزات در دماي بالا سبب شكست قطعات و بروز حوادثي نظير آتش سوزي، انفجار، تركيدن لوله‌ها و غيره مي‌شود، لذا بايد به شرايط فرآيند و كنترل آن توجه ويژه‌اي مبذول نمود.
امروزه اكسيداسيون فلزات و آلياژها به وسيله اكسيژن (در دماهاي بالا) به خوبي شناخته شده و تحقيقات خوبي دراين زمينه به انجام رسيده است. در اين مقالات پيشرفتهاي موفقي دررابطه با انتخاب آلياژها در مقابل صدمات محيطي در دماهاي بالا مورد بررسي قرار گرفته است. مقاومت در برابر اكسيداسيون اينگونه مواد به واسطه وجود عناصر فعال آلياژي مانند كرم، آلومينيم و سيلسيم زياد مي‌باشد. اين عناصر قادرند روي سطح اجزاء پوسته‌هاي اكسيدي محافظ تشكيل داده و از خوردگي بيشتر جلوگيري نمايند.
در شرايط واقعي صنعتي، بندرت آلياژها در شرايط اكسيژن خالص و تحت شرايط دماي ثابت قرار مي‌گيرند. محيطهاي مختلف صنعتي، پيچيده و متفاوت بوده و ممكن است سيكلهاي حرارتي و نيروهاي آن از شرايط آزمايشگاهي بسيار دور باشد. در صنعت همچنين اين امكان وجود دارد كه علاوه بر اكسيژن، ذرات اكسيدكننده ديگر نيز در محيط وجود داشته باشد.
به عنوان مثال منابع انرژي و مواد خام براي صنايع شيميايي، متالورژيكي و توليد برق، شامل سوختهاي هيدروكربني نظير نفت خام، گاز و ذغال سنگ هستند كه داراي ناخالصيهايي همچون گوگرد يا كلر مي‌باشد؛ ميزان اين ناخالصيها به ماده اوليه و نحوه توليد آن بستگي دارد. اين ناخالصيها مي‌توانند باعث به وجود آمدن گازها و اجراء خورنده شوند. به همين دليل اتمسفرهاي گازي در اين صنايع مي­توانند شامل مخلوطHCI Cl , S2 , C , NH3 , SO3 , SO2 , CH4 , CO2 CO , H2O , H2 , N2 , O2 و غيره در محدوده گسترده‌اي از غلظت و فشار باشند. انهدام فلزات توسط محيطهاي گازي ممكن است به چند طريق صورت پذيرد:
اكسيداسيون، كربوريزاسيون، سولفيداسيون، كلريداسيون و نيتريداسيون، همگي پديده‌هايي هستند كه سبب تخريب و انهدام فلزات مي شوند. همچنين ايجاد محصولات مذاب و يا رسوبات ناشي از سوخت مي‌تواند منجر به خوردگي داغ يا خوردگي خاكستر سوخت شود.
 

mitsomak

عضو جدید
سيستمهاي پوشش دهي خطوط لوله

سيستمهاي پوشش دهي خطوط لوله

انواع سيستمهاي پوشش دهي خطوط لوله اصلي (Main line)
1- سيستمهاي پوشش دهي Non-FBE
اين سيستمها براي سالها حفاظت عالي در برابر خوردگي ايجاد مي‌كنند، كه اين حفاظت بستگي به محيط كاركرد لوله ، متغيرهاي نصب و حمل ونقل و موانع عملكردي دارد. شماري از سيستمهاي متعلق به اين رده در زير آمده اند:
1-1- آسفالت (لعاب قيرقطران)
دراين روش مذاب داغ زغالسنگ قطران شده (آسفالت) روي لوله ريخته مي شود كه لوله با يك آستر لاستيكي بوتيلي اوليه پوشش داده شده است. سپس يك روكش ليفي از جنس شيشه روي آن كشيده مي شود و از درون يك جريان داغ مذاب عبور داده مي شود.ضمن اينكه به كمك كاغذ Karft كه براي مقاومت در برابر نور فرابنفش در طول انبار كردن وتابش خارجي قبل از نصب پيچيده مي شود. اين پوششها هم اكنون به خاطر امكان سرطانز‌ايي محتويات آن به ندرت استفاده مي شود.

1-2- پوششهاي مايع
قسمت اعظم يا 100% جامدات اپوكسي گرما سخت شده يا پوششهاي مايع رزيني پلي يوراتان بصورت اسپري روي لوله استفاده مي شود. اين كار درون كارگاهي كه مخازن اسپري ثابت دارد يا در ميدان از تجهيزات اسپري هاي بدون هواي دستي انجام مي شود. هرجا كه مقاومت به سايش نياز باشد از پوششهاي پلي يوراتان استفاده مي شود.
-1-3- پلي اولفين دو لايه
يك پوشش اكسترود شده شامل: لاستيك بوتيل گرم شده يا آسفالت چسبنده پوشانده شده با لايه اي از پروپيلن يا پلي اتيلن اكسترود شده به صورت جانبي يا متقاطع

1-4- پلي اتيلن سه لايه
ابتدا يك آستر اپوكسي مايع روي لوله كار مي شود سپس يك پليمر دو يا سه تايي چسبنده روي آن نوار پيچ مي شود.

1-5- نوارهاي پليمري
لوله با يك آستر مناسب پوشيده شده و يك نوار چسب كمكي بصورت مارپيچ دور لوله پيچيده مي شود. چسب نوعاً يك لاستيك بوتيلي مخلوط شده با رزينهاي تركيبي است و نوار از جنس پلي‌پروپيلن يا پلي اتيلن با چگآلي بالاست. اين نوار مي‌تواند براي كاربردهاي داغ يا سرد فرموله شود. نوار پليمري درحال حاضر به ندرت استفاده مي شود.
-1-6- نوارهاي منقبض شونده­ي حرارتي
اين نوارها شامل يك پشت بند پلي اتيلن بهبود يافته با تشعشع ، به همراه يك چسب ترموپلاستيك از مذاب داغ مي باشد وقتي كه اين نوار براي يك لوله پيشگرم شده استفاده شود، چسب ذوب شده و روي لوله جريان پيدا مي كند . سپس نوار پلي اتيلن بوسيله مشعلهاي پروپان گرم شده و با منقبض شدن روي لوله با آن پيوند داده و به آن مي چسبد .
2- سيستمهاي پوشش FBE
استفاده از سيستمهاي پوشش FBE پس از توليد تجاري آنها در سال 1960 تا كنون توسعه‌ي زيادي يافته است . زيرا FBE مقاومت الكتريكي كافي براي كاهش جريان حفاظت كاتدي را دارد، در يك محيط مرطوب نفوذپذيري رطوبتي (Moisture Permeability)‌ به اندازه‌ي كافي زياد است تا اجازه‌ي عبور جريان محافظ را در همان نقطه‌اي كه پارگي پوشش رخ داده به لوله بدهد. اين موارد به علاوه‌ي نرخ پايين نفوذ اكسيژن روي FBE ، كه خوردگي را به تأخير مي اندازد، موجب استفاده‌ي گسترده از پوششهاي FBE شده است. عمومي ترين پوششهاي FBE رايج به قرار زيرند:
2-1- سيستمهاي پوشش يگانه يا دوتايي FBE
اين پوششها از 100% پودر نمك گرما سخت (ترموست) شده تشكيل شده اند. وقتي پاشش الكترواستاتيكي روي لوله هاي پيشگرم شده به كار برده شود پودر فوق‌الذكر ذوب شده ، جريان پيدا كرده ، ژل مانند شده وبصورت يك پوشش با دوام نرم روي لوله پخش مي شود. سيستمهاي FBE دو لايه اي از پودر FBE با فرمولهاي متفاوت تشكيل شده كه به صورت يك درميان به كار مي روند. معمولاً‌ اين لايه ي دوم نرمتر بوده و مقاومت مكانيكي يا دمايي بهتري دارد.
2-2- پلي اولفين سه لايه
مانند همان پلي اولفين سه لايه در سيستمهاي Non-FBE است در ابتدا آستر FBE زده مي شود سپس يك پليمر دوتايي يا سه تايي يا چسبي از انيدريد مالتئيك براي پيوند پلي اولفين با FBE به كار مي رود. در نهايت لايه‌ي پلي اولفين بصورت نوارپيچي يا پاشش بصورت پودر يا اكستروژن اضافه مي شود.
 

mitsomak

عضو جدید
خوردگي در خاک

خوردگي در خاک

خوردگي درخاکها
خوردگي خاک يک پديده ي آميخته با گروههاي بسياري ازمتغيرهاي مرتبط مي باشد. هريک ازعناصرموجود درخاک درگيريکسري واکنشهاي شيميايي مي شوند. اين متغيرها درخواص خاک ومشخصه هاي آن به صورت سه بعدي اثرمي گذارند ومي توانند نقش اصلي درخوردگي ساختاردفن شده درخاک داشته باشند.
- متغيرهاي خاک
چندمتغيرشناخته شده که برنرخ خوردگي خاک تاثيرمي گذارند عبارتند از:
الف) آب
آب به صورت مايع وجود دارد وبه عنوان يک جزء اساسي الکتروليت مورد نياز براي واکنشهاي الکتروشيميايي به شمارميرود. آب موجود درخاک يا بصورت اشباع است ويا غيراشباع. که حرکت (نفوذ) آن به کمک فشاراسمزي ازيک محيط مرطوب به يک محيط خشک صورت مي گيرد. اين جريان آب اشباع شده به اندازه ي حفره ها وتوزيع آنها وبافت وساختار مواد آلي موجود درخاک بستگي دارد .

ب) درجه ي هوادهي Degree of Aeration ))
غلظت اکسيژن باافزايش عمق خاک کاهش مي يابد.درخاکهاي خنثي ياداراي خاصيت قليايي غلظت اکسيژن محلول بسياربا اهميت بوده وتاثير مهمي برنرخ خوردگي بسبب مشارکت درحفاظت کاتدي دارد. درمواردي که باکتريهايي نيزدرمحيط وجود داشته باشند(مانند SRB) نرخ خوردگي مي تواند ، حتي دروضعيتهاي بي هوازي ، بسيارافزايش يابد. زيرورو کردن خاک درجه هوا دهي را نسبت به حالت بکرآن افزايش مي دهد.

ج) pH
خاکها معمولاً محدوده ي pH درحدود 8-5 دارند که دراين محدوده pH عامل اصلي تاثيرگذاري خوردگي بشمار نميرود. بيشترخاکهاي اسيدي به طورآشکارا خطرخوردگي جدي به ساختار موادي مانند فولاد، چدن وپوششهاي روي ايجاد مي کنند. اسيديته ي خاک معمولاً توسط ليچينگ مواد معدني بوجود مي آيد. تجزيه اسيد واحدهاي صنعتي ، پساب صنعتي، بارانهاي اسيدي و فعاليتهاي ميکروبيولوژي نيز مي توانند اسيديته ي خاک راافزايش دهند. خاکهاي قليايي تمايل به داشتن مقدارزياد سديم ، پتاسيم ، منيزيم وکلسيم دارند. دوجزء اخير(Ca,Mg) تمايل دارند تارسوبي آهکي برساختارهاي مدفون شده درخاک ايجاد کنند .

د) مقاومت ويژه Resistivity) )
يک تاريخچه ي ثبت شده ازمقاومت ويژه که نمايانگرخوردگي خاک است. هنگاميکه جريانهاي يوني به راه افتند مي توان انتظارانجام شدن واکنشهاي خوردگي را داشت . هرچه مقاومت ويژه ي خاک بالا باشد، نرخ واکنشهاي خوردگي کاهش خواهد يافت . البته مقاومت ويژه ي خاک تنها عامل اساسي موثربرخوردگي نيست.

ه) پتانسيل اکسايش – کاهش( Redox- Potential )
پتانسيل اکسايش –کاهش اساساً اندازه گيري درجه هوادهي درخاک مي باشد . وجود اکسيژن بالا باعث پتانسيل اکسايش- کاهش بالا مي شود.مقدارپايين اکسايش –کاهش مي تواند به عنوان يک شاخص نشان دهنده ي وضعيتهاي منجرشونده به فعاليت ميکروبيولوژيکي بي هوازي به کاررود. نمونه گيري ازخاک باعث رسيدن اکسيژن به خاک وغيرپايدارشدن پتانسيل اکسايش- کاهش خواهد شد.

و) ميزان کلرايد (Chloride level)
يونهاي کلرايد معمولاً مضرهستند چون به طورمستقيم درواکنشهاي تجزيه ي آندي فلزات شرکت مي کننند وحضورآنها موجب کاهش مقاومت ويژه خاک مي شود. اين يونها ممکن است به صورت طبيعي درخاک يافت شوند. حضور آنها مي تواند بدليل وجود درياچه هاي قديمي درمحل بوده ويا اينکه درزيرخاک آن سفره هاي آب زيرزميني وجود داشته باشد وياحتي ازمنابع خارجي نظيريخ زدايي توسط نمک درجاده ها ايجاد شده باشند.

ز) ميزان سولفات (Sulfate level)
سولفاتها نيزمانند کلرايدها اثرات خوردگي دارند . مثلاً بتن دراثرمقاديربالاي سولفات دچارخوردگي مي شود. حضورسولفاتها براي مواد فلزي نيز بسيارمضراست بطوريکه سولفاتها مي توانند ازطريق تبديل شدن به سولفيدها وفعال کرد باکتريهاي بي هوازي (SRB) خورندگي زيادي راايجاد کنند.

ح) تاثيرات خوردگي ميکروبيولوژي (MIC )
اين تاثيرات اشاره به نوعي ازخوردگي دارد که توسط حضوروفعاليت ميکروارگانيسم ها ويا دگرگوني هاي متابوليزي آنها توسط باکتري ها وقارچ ها وديگر ارگانيسمها ست که درخوردگي خاک موثرند. سرعت خوردگي وعيوب حاصل ازآنها درخاک سبب فعاليت ميکروبيولوژي بسيارحائز اهميت است ودربيشترآلياژهاي فلزي که مستعد خوردگي ميکروبيولوژي است مشاهده مي شود.
 

mitsomak

عضو جدید
انواع پيلهاي خوردگي

انواع پيلهاي خوردگي

پيلهاي گالوانيکي :
موقعي که دو فلز غير هم جنس که در تماس الکتريکي با يکديگر هستند در معرض يک محلول هادي يا خورنده قرار بگيرند اختلاف پتانسيل بين آن دو باعث برقراري جريان الکترون بين آنها مي شود. نسبت به زماني که اين دو فلز در تماس الکتريکي بايکديگر نباشند خوردگي فلزي که مقاومت خوردگي کمتري دارد افزايش يافته و برعکس خوردگي فلز مقاومتر تقليل مي يابد . فلزي که مفاومت خوردگي کمتري دارد آندي شده و فلز مقاوم تر کاتدي مي شود . معمولا کاتد يا فلز کاتدي در اين نوع خوردگي اصلا خورده نمي شود ويا اگر خورده شود مقدار خوردگي آن خيلي کم خواهد شد . به علت وجود جريان هاي الکتريکي بين فلزات غير هم جنس اين نوع خوردگي گالوانيکي يا دو فلزي ناميده مي شود . اين نوع خوردگي الکترو شيميايي بوده لکن براي سهولت تشخيص اصطلاح گالوانيکي براي آن به کار مي برند. نيروي محرکه براي برقراري جريان ودرنتيجه خوردگي پتانسيلي است که بين اين دو فلز وجود دارد.
اختلاف پتانسيل بين فلزات تحت شرايط رورسيبل يا غير خورنده اساس پيش بيني تمايل به خوردگي مي باشد . در جدول نيروي الکتروموتوري يا جدولemf ، طرز قرار گيري فلزات مختلف را نسبت به يکديگر نشان ميدهند. براي سادگي کليه پتانسيل ها را نسبت به يک الکترود مرجع (H2/H+ ) که به طور دلخواه صفر فرض شده مي سنجند.پتانسيل بين فلزات مختلف را با گرفتن اختلاف بين پتانسيل استاندارد (emf ) آنها حساب مي کنند.
در مسائل عملي خوردگي تماس گالوانيکي بين فلزات در حال تعادل با يونهاي خود به ندرت اتفاق مي افتد . همانطور که گفته شد قسمت اعظم اثرات خوردگي گالوانيکي در اثر ارتباط الکتريکي بين دو فلز است که هر کدام به تنهايي قبل از اتصال الکتريکي با يکديگر نيز در حال خورده شدن هستند ، همچنين در آلياژها نيز اين اتفاق رخ خواهد داد بنابراين جدول گالوانيکي پيش بيني دقيق تري نسبت به جدول emf براي خوردگي گالونيکي فلزات انجام مي دهد .به طور کلي موقعيت فلزات و آلياژها در جدول گالوانيکي به نحو مناسبي با موقعيت فلزات تشکيل دهنده آنها در جدول emf تطابق دارد.
در صورت عدم وجود نتايج آزمايش ها در يک محيط خاص سري گالوانيکي راهنماي خوبي براي اثرات احتمالي گالوانيکي مي باشد. خوردگي گالوانيکي گاهي اوقات در محل هاي غير منتظره اي اتفاق مي افتد . مثلا در يک مورد ، خوردگي در لبه جلوي مدخل ورودي محفظه موتورهاي جت اتفاق مي افتد . خوردگي در اثر پارچه اي که روي مدخل ورودي موتور قرار داشت ، اتفاق افتاده بود. براي جلوگيري از رويش قارچ و جلبک روي اين پارچه ، آنرا با نمک هاي مس آميخته کرده بودند . آميختن پارچه با نمک هاي مس براي جلوگيري از رويش قارچ و جلبک ، ضد آتش کردن و دلايل ديگر خيلي متداول است.نمک باعث راسب شدن مس روي فولاد آلياژي شده و در نتيجه فولاد به طور گالوانيکي خورده شده بود، اين مساله با استفاده از يک نايلون يا پوشش وينيلي که که حاوي هيچ گونه فلزي نباشد حل شد.
در خوردگي گالوانيکي ، معمولا پلاريزاسيون واکنش احيا کنترل کننده است ، چون درجه پلاريزاسيون و موثر بودن آن بستگي به فلز و آلياژ دارد ، لذا قبل از آنکه بتوان ميزان خوردگي گالوانيکي را براي يک کوپل پيش بيني کرد ، لازم است اطلاعاتي در باره ويژگي پلاريزاسيون آنها بدست آورد. مثلا تيتانيم در آب دريا خيلي نجيب مي باشد ( مقاومت عالي نشان مي دهد) معهذا خوردگي گالوانيکي يک فلز فعالتر که در تماس با تيتانيم در آب دريا قرار مي گيرد معمولا شديد نخواهد بود يا کمتر از مقداري است که پيش بيني مي شد که دليل آن اين است که تيتانيم به سهولت در آب دريا به صورت کاتدي پلاريزه مي شود .به طور خلاصه جدول سري گالوانيکي ويژگي هاي خوردگي گالوانيکي را دقيقتر از جدولemf نشان مي دهد لکن همانطور که بعدا بحث خواهد شد بايستي توجه داشت که در مورد سري گالوانيکي نيز استثنائاتي وجود دارد لذا هر جا که ممکن باشد بايست آزمايشات خوردگي در شرايط مورد نظر انجام شود
روش هاي جلوگيري از خوردگي گالوانيکي :
روش هايي براي مبارزه يا حداقل نمودن خوردگي گالوانيکي وجود دارد . بعضي وقتها يکي از اين روش ها کافي است ، لکن بعضي مواقع ممکن است يک يا چند تا از اين روشها لازم باشد .روشهاي جلوگيري از خوردگي گالوانيکي به شرح زير مي باشند:
1.در صورت نياز به بکار بردن فلزات غير هم جنس حتي الامکان سعي کنيد که موقعيت آنها در جدول گالوانيک به يکديگر نزديک باشد .
2. از نسبت سطحي نامطلوب، آند کوچک و کاتد بزرگ ، بپرهيزيد.
3.فلزات غير هم جنس هرجا که ممکن است از يکديگر عايق سازيد و در صورت امکان بايستي اجزا را کاملا عايق بندي کرد .
4. پوشش ها را البته با احتياط به کار ببريد ، پوشش را به خوبي تعمير کنيد مخصوصا پوشش بر روي نواحي آندي .
5. در صورتي که ممکن باشد براي کم کردن خورندگي محيط از ممانعت کننده ها استفاده کنيد .
6. در باره موادي که در جدول گالوانيکي دور از يکديگر قرار دارند ، از اتصالات پيچ و مهره اي پرهيز نماييد .
7.قسمتهاي آندي را طوري طراحي کنيد که به سهولت قابل تعويض باشند يا انها را ضخيمتر انتخاب کنيد تا عمر بيشتري داشته باشند.
8.به اتصالهاي گالوانيکي ، فلز سومي که نسبت به دو فلز قبلي آند باشد متصل نماييد.

پيل هاي غلظتي
سه شکل اصلي خوردگي پيل غلظتي عبارتند از خوردگي شياري، تاول زدگي و خوردگي زير رسوبي. خوردگي سطوح در اثر غير يکنواختي محيط هاي آبي پيل غلظتي ناميده مي شود. خوردگي وقتي اتفاق مي افتد که محيط نزديک سطح فلز از محلي به محل ديگر تغيير کند. اين اختلاف در محيط باعث بوجود آمدن آندها و کاتدها (مناطقي که پتانسيل الکتروشيميايي آنها فرق مي کند) مي شود. در اين حالت پيل هاي خوردگي موضعي بوجود مي آيد که در مناطق آندي در اثر خوردگي فلز از دست مي رود.
مناطقي که داراي پوشش هستند به طور خاصي مشکوک به حمله هستند زيرا بيشتر به صورت آند عمل مي کنند. تغيير در غلظت يون هائي نظير هيدروژن، اکسيژن، کلريد، سولفات و غيره در نهايت بين پوشش و نواحي مجاور گسترش مي يابد. سطوح پوشش دار ممکن است در اثر طراحي نامناسب و يا بطور تصادفي بوجود آيد. شيارهايي که در اثر طراحي بوجود مي آيند عبارتند از شيارهاي موجود در واشرها، فلنج ها، سوراخ پيچها، انتهاي لوله هاي مدور نقاط تماس در مبدل هاي حرارتي صفحه اي، اتصالات رزوه اي، درز پرچها، سيمهايي که در توري ها روي هم قرار گرفته اند، اتصالات، زيرعايق ها و هر جا که سطوح با اتصالات نزديک به هم موجود باشند.اگر محيط به اندازه کافي خورنده باشد، تمامي فلزات خورده مي شوند. آلياژهايي که در آبهاي حاوي اکسيژن به شدت روئين مي شوند(آلياژهايي که لايه هاي اکسيد محافظ به راحتي بر روي آنها به وجود مي آيند) نظير فولادهاي ضد زنگ، در مقايسه با آلياژهايي که تمايل کمتري به روئين شدن دارند، بيشتر در معرض خوردگي در اثر تشکيل پيل هاي غلظتي موضعي هستند.
پيل اختلاف دمشي
هوادهي،يا حضور اکسيژن حل شده در يک محيط ، تاثير مهمي بر سرعت هاي خوردگي مي تواند داشته باشد . بنابراين ، در يک برنامه آزمايشات خوردگي ، اين فاکتور بايستي به دقت در نظر گرفته شود.به طور کلي بعضي فلزات و آلياژها در حضور اکسيژن با سرعت بيشتري خورده مي شوند در حاليکه بعضي ديگر مقاومت خوردگي بيشتري از خود نشان مي دهند. يکي از اولين روشهاي کنترل خوردگي در ديگهاي بخار ،هوازدايي آب ديگ بوده ، زيرا اکسيژن تاثير زيادي بر خوردگي فولاد و چدن دارد. مس، برنج ها ،برنز ها و آلياژها ي ديگر مثل مونل و نيکل نيز در حضور اکسيژن ، مخصوصا در محلول هاي اسيدي بيشتر خورده خواهند شد. اين مواد غالبا در محيط هاي خنثي و احيا کننده ، مقاومت خوردگي عالي از خود نشان مي دهند . از طرف ديگر آلومينيوم و فولادهاي زنگ نزن، اغلب در حضور اکسيژن يا هوا مقاومت خوردگي بيشتري از خود نشان مي دهند.
گاهي اوقات اثرات هوا دهي در رابطه با سطح مايع در مخازن مشاهده مي شود.مثلا اگر سطح مايع کاملا ثابت و اتمسفر روي آن هوا باشد ،ممکن است در اين منطقه خوردگي واقع گردد. اگر نمونه هاي فولاد يا مس ، به ترتيب ، کاملا در آب يا اسيد رقيق قرار داشته باشند، مقدار خوردگي کم خواهد بود. در همان شرايط ، با اين تفاوت که قسمتي از نمونه ها بيرون از محلول قرار داشته باشد، خوردگي شديد خواهد بود.حذف کامل هوا در يک کارخانه خيلي مشکل است .چنانچه منافذ خارجي پمپها به خوبي آب بندي نباشند، از طريق آنها هوا وارد سيتم مي شود گاهي اوقات پمپها را به وسيله اتمسفري از نيتروژن مي پوشانند تا از وارد شدن اکسيژن به داخل سيستم جلو گيري گردد.وجود اکسيژن حل شده همچنين ممکن است باعث خوردگي در شيار ها ، زير رسوبات سطحي ، يا در نواحي ساکن ديگر بشود. در هر حالت داشتن اطلاعاتي درباره ميزان هواي محلول و تاثير محلول بر آن ضروري است . مثلا ، ترکيبات آلي ممکن است با اکسيژن ترکيب شده و درنتيجه آن را از محيط خارج نمايند
 

mitsomak

عضو جدید
کسيداسيون داخلي

کسيداسيون داخلي

اکسيداسيون داخلي
اساسا تشکيل و توسعه پوسته هاي روي سطح فلز که فلز را حفاظت مي کند مطلوب و مفيد است اين امر تحت شرايطي مي تواند امکان پذير باشد. نوع ديگري از اکسيداسيون که مي تواند اتفاق بيفتد اکسيداسيون داخلي است که اکسيد شدن بدون تشکيل پوسته خارجي مي باشد. جهت انجام شدن اين اکسيداسيون بدون تشکيل يک پوسته خارجي بايد شرايط معيني وجود داشته باشد. براي اين منظور آلياژ بايد داراي يک عنصر آلياژي (با مقدار کم) باشد که اين عنصر فعالتر از عنصر آلياژ است. به عنوان مثال مي توان سيليسيم در مس و يا کردم در نيکل را نام برد. همچنين ضروري است که سرعت نفوذ اکسيژن, نيتروژن, سولفور و غيره به سمت داخل آلياژ بيشتر از سرعت نفوذ عنصر آلياژي کم به سطح باشد. در صورت وجود اين شرايط, اکسيداسيون داخلي امکان پذير است. هرچند که آن عنصر آلياژي به وسيله تشکيل ترکيباتي مثل کاربيد ها پايدار گردد.
اکسيداسيون داخلي به وسيله غلظت اکسيژن در سطح کنترل مي شود. غلظت اکسيژن جهت اکسيد کردن عنصر اصلي آلياژ بايد کم و براي اکسيد کردن عنصر آلياژي فعال بايد کافي باشد.
پوسته خارجي تنها زماني تشکيل مي شود که فشار موثر اکسيژن در فصل مشترک فلز/گاز بيشتر از اين مقدار باشد. وجود نقص در پوسته سطحي تشکيل شده, نشان دهنده آن است که فشار جزئي اکسيژن در سطح در حدي بود که امکان واکنش اکسيژن با عنصر اصلي آلياژ وجود نداشته است.
نمونه اي از اثر تخريبي اکسيداسيون داخلي, مي توان به انهدام قطعه هاي کرومل در ترموکوپلهاي آلومل-کرومل مورد استفاده جهت اندازه گيري دماي يک گاز غني شده از هيدروژن اشاره کرد.
گاز هيدروژن توانايي نفوذ به داخل محافظ را داشته و اتمسفري را در داخل آلياژ لوله که شامل 90درصد نيکل و 10درصد کرم است وارد مي کند. در اين حالت نيکل احياء و کرم اکسيد مي شود. در ضمن هيچ پوسته سطحي نيز تشکيل نمي شود. در اينجا سطوح شکست نشان دهنده اکسيد کرم مي باشد که داراي مشخصه رنگ سبز است يک روش بهتر استفاده از ترموکوپلهايي شامل گاززداهاي اکسيژن مثل نوار تيتانيم مي باشد, در اين حالت با زدودن اکسيژن, اتمسفري ايجاد مي شود که هر دو جزء آلياژ را احيا مي کند.
 

mitsomak

عضو جدید
اداره مهندسی خوردگی شرکت نفت وگاز منطقه گچساران

اداره مهندسی خوردگی شرکت نفت وگاز منطقه گچساران

خلاصه:
خطوط لوله سرمایه هنگفتی است که شاهراهای حیاتی این مملکت را تشکیل می دهد.با توجه به ذخائر عظیم نفت و گاز که در کشور ما وجود دارد، انتقال این ذخائر به اقصی نقاط کشور، اهمیت خطوط لوله را بیشتر نمایان می کند و همینطور با توجه به هزینه های بسیار زیادی که برای ایجاد خطوط لوله صرف می شود اهمیت جلوگیری از خوردگیهائی که باعث وارد آمدن خصارات به آنها می شود بیشتر نمایان می گردد. در این مقاله سعی شده است عواملی که از ابتدای ساخت لوله باعث ایجاد زمینه های در ساختمان لوله می شود تا بعدا" در عملیات باعث خوردگی های روی لوله می گردند به طور مستند هوراه با عکسهای از خوردگی های روی لوله بررسی نماید. همین طور عواملی که باعث خورندگیهای بیرونی و درونی لوله در قسمت عملیات بهره برداری از لوله ها می شود همراه با روشهای حفاظتی آنها را به طور کلی همراه با نمونه هایی از این نوع خوردگیها که به طور عکس مشخص شده اند را بررسی کند.
مقدمه:
وجود ذخئر عظیم نفت و گاز در کشور، دو وظیفه مهم را بعهده ما میگذارد:
1- حفظ این ذخائر 2- توزیع این ذخائر بین تمام نقاط کشور.
که مورد اول را با رعایت نکات فنی در تولید این ذخائر میتوان برای نسلهای آینده حفظ کرد.
و اجرای مورد دوم را دلائلی از قبیل پراکندگی جمعیت، وسعت کشور، تراکم نقات تولید نفت و گاز با مشکلاتی همراه ساخته است.
تامین انرژی مورد نیاز، یکی از متغیرهای مهم در توسعه کشور در بخشهای مهم اقتصادی بالاخص بخش صنعت می باشد و با توجه به این که میزان 90 تا 95 در صد انرژی کشور را ترکیبات هید رو کربوری اعم از فرایند های نفتی و گاز طبیعی باید تائمین نماید، و با توجه به این که گاز طبیعی عمده ای از منابع زیر زمینی انزژی زای کشور را در مقابل سهم و عمر نفت و ذغال سنگ را تشکیل می دهد و میتواند به مدت دهها سال انرژی کشور را تامین نماید، لذا نقش گاز در تامین انرژی مورد نیاز بخشهای صنعت، تجاری و خانگی کشور تعیین کننده است و در واقع انرژی غالب در بخشهای مختلف اقتصادی کشور در سالهای اتی بهشمار می رود.
در حال حاضر ارزش جایگزینی گاز در بخشهای صنعت، نیرو گاها، تجاری و خانگی بجای فرآورده های نفتی وارداتی سالیانه بالغ بر یک میلیارد دلار برآورد می گردد و از طرفی با توجه به روش انتقال و توزیع گاز که به وسیله خطوط لوله انجام می شود تاثیر شگرفی در کاهش حمل و نقل جاده ای و اثرات و نتایج مرتبط با آن به جای میگذارد.
دو لت در این زمینه در نظر دارد در پایان برنامه پنج ساله اول اقتصادی اجتماعی کشور تعداد شهرهایی که از گاز طبیعی استفاده می کنند، از 100 شهر فعلی به 200 شهر افزایش بدهد و تعداد انشعابات را از 1981000 انشعاب فعلی به 5/2 میلیون انشعاب برساند. که این باعث افزایش سهم خانوار ملی مصرف کننده گاز طبیعی از 08/0 به 27/0 در طول برنامه می شود.
هزینه سنگین ایجاد خطوط لوله با توجه به شرایط بد جغرافیایی کشور ما ایجاب می کند که از این خطوط حفاظت و نگهداری کنیم. لذا باید توجه داشت که کار گذاری تاسیسات نامناسب حفاضت از خوردگی در خطوط لوله ممکن است نه تنها نافع با شد بلکه مضر نیز باشد.
خطوط لوله ای که محتوای مواد خطر ناک و آتش زاست، در صورت عدم رعایت نکات فنی لازم در هنگام طراحی و نصب تاسیسات حفاظت از خوردگی میتواند خطراط جانبی و مالی فراوانی را وارد آورد.
به طور نمونه:
هزینه لازم جهت وسائل و تجهیزات احداث تاسیسات کنترل خوردگی در انگلستان به شرح زیر است :
برای پوششهای مقاوم در برابر خوردگی 5-10در صد کل هزینه احداث کل خطوط لوله، برای حفاظت کاتدی کمتر از 5/0درصد کل هزینه احداث و برای بازرسی و نگهداری از این سیستمها در تمام دوران عمر خط لوله (در صورتی که 40 سال فرض شود)6-1در صد کل هزینه احداث می باشد.
خوردگی ها را در خطوط لوله از ابتدای ساختن لوله(یعنی ورقه های فولادی تشکیل دهنده لوله)تا قسمت بهره برداری از لوله ها،بررسی می کنیم.
آنالیز عناصر تشکیل دهنده ورقه های لوله در جدول شماره 1 آورده شده است.ورقه های فولادی تحت تاثیر این نیروی پرس های چند هزار تنی قرارمی گیرندکه کاهی تاثیر این نیروها سبب فشردگی و ناهمگنی درون شبکه فلزی می شود. این ناهمگنی بجدی نیست که تغییرشکل ظاهری ایجاد کند. دراین حالت بعلت ناهمگنی توزیع نیرو یک نوع تغییرشکل الاستیک روی جسم حاصل می شود که این تنش داخلی درورقه فولادی بوجود می آورد که به خوردگی آن در محیط الکترولیتی کمک میکند. البته در کارخانه های لوله سازی لوله راتحت عمل (EXPANDING (قرارمیدهند که این عمل بخاطرتامین راستائی و گردی لوله و تقسیم تنش متمرکزدردرزجوشی انجام می شود.
قسمت جوشکاری ورقه ها تاثیرگرمائی، که هنگام عمل جوشکاری روی دو قسمت مجاورجوش میگذرد،ورقه فولادی رادراین دو قسمت مجاورجوش نسبت به خوردگی حساس می کند.خوردگی های ازنوع حفره ای (PITTING (که به دلائل فوق درقسمت عملیات بهره برداری ازلوله،روی قسمت های مجاورجوش بوضوح نشان داده شده است .اگربطورکلی عمل جوشکاری باقوس الکتریکی باشد مدت زیادی این گرما روی قسمت مجاورتاثیرمیکند.ولی اگرجوشکاری موضعی باجرقه الکترود معمولی باشد،مدت کمتری گرما درمحل باقی می ماند.لذا نوع عمل جوشکاری هم در بوجود آوردن چنین تغییری در ساختمان کریستالی موثراست.درجه حرارت خود ماده جوشی نیزقسمت مجاور جوش را درآن درجه حرارت قرارمی دهد که ممکن است این درجه حرارت برای تغییردرساختمان کریستالی کافی باشد. درجه حساسیت قسمتی از فولاد نسبت به خوردگی که در عمل جوشکاری این حساسیت در آن به وجود آمده است بستگی به دو عامل درجه حرارت و مدت توقف در درجه حرارت را دارد.
فولاد های پرلیتی که کربور آهن در داخل شبکه بشکل صفحاتی قرار دارد در اثر عملیات حرارتی این کربور به شکل کروی در آمده و در مقابل عوامل خوردگی، سطحی هموار تر و خشن تر را عرضه می کند که در این صورت فیلم مقدماتی که در اثر خوردگی تشکیل می گردد بر روی این نمونه چسبندگی بیشتری دارد و به آسانی از روی آن پاک نمی شود. به تجربه ثابت شده است که لوله های نفتی که حامل مواد نفتی و شیمیایی هستند اگر از فولاد پرلیتی استفاده شوند مقاومت بیشتری در مقابل آسیب پذیری از خود نشان می دهند، تا فولاد کربور آهن کروی است.
در زمان راه اندازی خطوط لوله جدید جهت اطمینان از این که خطوط بدون عیب عمده ناشی از جوشکاری باشند، مورد آزمایش فشار هیدرواستاتیک قرار می گیرند در این آزمایش که معمولا از آب استفاده می کنند، فشاری بیشتر از فشار طراحی شده برای خط لوله بر آن وارد می کنند تا نقاتی که بیشتر در قسمت جوش هستند در صورتی که اشکالی داشته باشد بوسیله نشت آب از آن نقته مشخص می شوند.
روش فوق علاوه بر مشکلات بسیار زیاد عملیاتی که دارد، هزینه بسیار زیادی می برد.به طوری که هزینه استفاده از این روش به طور نمنه در آمریکاه بین 600 الی 3100 دلار برای هر کیلو متر می باشد.
در این قسمت مقاله در مورد خوردگی های که در عملیات بهره برداری از خطوط لوله به وجود می آید و همین طور سیستم های حفاظتی آنها بحث می شود.
این خوردگی ها به دو صورت وجود دارند:
1. خوردگی های داخل لوله که بیشتر به نوع سیال(نفت وگاز با توجه به ترکیب شیمیایی همراه آنها) بوجود می آیند.
2. خوردگی های بیرون لوله که بیشتر توسط عوامل طبیعی و شرایط محیطی اطراف لوله بوجود می آید.
-1خوردگی های داخل لوله:
این خوردگیها توسط مواد شیمیایی خورنده موجود در نفت و گاز بوجود می آید که میزان و نوع این مواد بستگی به جنس مخازن زیرزمینی نگهدارنده آنها دارد .
ازعمده ترکیبات شیمیایی موجود در نفت و گاز که باعث خوردگی های داخلی میشود ، می توان ترکیبات گوگردی- دی اکسید کربن - اکسیژن و آب همراه نفت و گاز را نام برد. بعنوان مثال اغلب نفت ها شامل گوگرد آزاد بصورت محلول است که در اثر تبخیر ، کریستالیزه میگردد. گوگرد ممکن است به صورت هیدروژن سولفوره ، تیوفن مرکتا پتان- تیواتر- دی سولفور، درنفت وجود داشته باشد . مقدار گوگرد در نفت بستگی به منطقه ای دارد که در آنجا نفت تشکیل گردیده است . بعنوان مثال هیدروژن سولفوره در مواد خام نفتی کویت -/2 درصد ودر نفت منطقه آغاجاری 36/1درصد میباشد. خاصیت خورندگی نفت و بوی نامطبوع آن بیشتر بعلت وجود این ترکیبات میباشد .
آنالیز شیمیایی این نفت در جدول شماره 2 آمده است که درصد بالای هیدروژن سولفوره در این نفت کاملا" مشهود است و خوردگی هایی که در این لوله بوجود آمده است بهمین دلیل میباشد.
آنالیز شیمیایی رسوب موجود در این لوله نیز در جدول شماره 3 آمده است . گرچه کاز هیدروژن سولفوره به تنهائی خوردگی ایجاد نمی کند ولی زمانی که با قطرات آب همراه گردد ، تشکیل اسید می دهد . در جاها ئی که گاز هیدروژن سولفوره همراه با گازهای دی اکسید کربن و اکسیژن همراه باشد ، خوردگی بسیار شدید تر میشود . در مورد لوله فوق گاز هیدروژن سولفوره با سطح لوله تولید سولفید آهن مینماید که بتدریج به بدنه لوله می چسبد و مانند پودر سیاه رنگی سطح بدنه را می پوشاند که خود این عمل باعث میشود خوردگی با سرعت بیشتری انجام گیرد. زیرا سولفید ، کار کاتد را در برابر بقیه لوله انجام می دهد ، سطح های خورده شده بوسیله جریان نفت از لوله کنده می شود که این عمل باعث کاهش ضخامت لوله نیز می شود.
روشهای مختلفی برای تعیین میزان خوردگی سیلاتی که از درون لوله ها می گذرد وجود دارد که عبارتند از:
1. روش پروب (تیغه خوردگی نما)
2. روش کوپن گذاری
روش پروب:
روش پروب را می توان در اگثر محیط ها از جمله گاز ها،مایعات ،میتوان نصب کرد .این روش بدین شکل است که از تغییری که در مقاومت عنصر پروب در زمانهای مختلف ظاهر می شود مقدار خوردگی را نشان می دهد. خوردگی با از بین بردن مقداری از عنصر پروب باعث افزایش مقاومت الکتریکی عنصر می شود و هر چه خوردگی عنصر بیشتر شود مقاومت آن نیز بیشتر می شود . و این تغیرات بعد از مدت زمانی محاسبه و میزان خوردگی آن مشخص خواهد شد.
روش کوپن گذاری :
کوپن قطعه فلزکوچکی با وزن مشخص است که در مسیر جریان سیال گذاشته می شود تا در یک مدت زمان مشخص خورده شود سپس آن را از سیسیت خارج نموده و تمیز می کنند و از روی میزان وزن کاسته شده، سرعت و میزان خوردگی را تعیین می کنند.
کوپن ها باید از جنس لوله باشد و از نظر اندازه، ضخامت و ترکیب استاندارد باشد. و به عنوان عوامل دیگر مانند اندازه دانه های ساختمان میکروسکوپی، کاربرد ناخالصی ها هم باید توجه شوداندازه دانه ها بسیار مهم است زیرا بعضی از اوقات نمونه های یکسانی که دانه بندی متفاوتی دارند، اختلاف خواص بسیاری را نشان می دهند که این موارد در خوردگی تنشی(SCC) و خوردگی خستگی (CORROSION FATIGUE)بیشتر دیده می شود.
تکنیکهای مختلفی جهت بازرسی چگونگی وضعیت خطوط لوله زیر زمینی همواره در تمام دنیا متداول بوده است. این تکنیک ها پابه پای رشد صنایع مرتبا" گسترش یافته و کاملتر شده است. در حالی که به روشهای قدیمی تر نیز همواره در برخی موارد توصیه شده است و به کار گرفته می شود.چرا که هر یک از این روشها دارای مشخصات ویژه ای است که کاربرد های خاص خود را می طلبند.
از جمله این روشها استفاده از دستگاه آلتراسانیک برای تعیین محل و میزان خوردگی در لوله های زیر زمینی می باشد که بوسیله این دستگاه می توان اندازه ضخامت جداره لوله و یا ترکهای آن را مشخص کرد .
همان گونه که از سرعت امواج طبیعی در اثر برخورد با موانع کاسته می شود امواج آلتراسانیک نیزطبیعتی مانند امواج معمولی دارند و در محیط های مختلف و با شرایط مختلف عکس العمل به خصوصی از خود نشان می دهند. برای به وجود آوردن امواج آلتراسانیک از یک ترانسفورمر که فرکانس زیاد برق را به فرکانس مکانیکی تبدیل می کند، استفاده می شود. امواج مکانیکی تولید شده می توانند از یک مانع عبور کرده و زمانی که به مانع جدید دیگر برخورد کنند مقداری از امواج بر میگردند. برگشت موجها به وسیله یک دستگاه الکتریکی ضبط می شود و با در دست داشتن زمان رفت و برگشت و نوع مانع می توان ضخامت محل را تشخیص داد.
معمولا"امواج برگشت را روی صفحه الکترونیکی ضبط و کالیبریت می کنند. بدین معنی که اگر مدت به دست آمده برابر با ضخامت اصلی لوله با شد، یک خط مستقیم رسم می شود. اگر ضخامت لوله کمتر از ضخامت اصلی با شد و امواج زودتر به دستگاه الکتریکی باز گردند یک جهش را رسم می کند. مقدار بلندی یا کوتاهی این جهش بستگی به کمی یا زیادی خوردگی دارد.
در خطوط لوله انتقال گازمعمولا"به علت افت سرعت گازدرمسیرهای طولانی مایات همراه گاز از آن جدا می شود و به علت اختلاف وزن با گاز در قسمت کف لوله قرار می گیرد که مایعات به تدریج زیاد می شوند و یک افت فشاردرسیستم انتقال گازبه وجود می آورند. این مایعات نیز خود یکی از عوامل خورندگی در لوله ها می باشند.
آنالیزمایعات همراه گاز منطقه گچساران دارای 5/0 درصد حجمی هیدروژن سولفوره و 10/2 درصد حجمی دی اکسید کربن می باشد. روش دفع این مایعات از درون لوله به وسیله موشکهایی که اصطلاحا"(PIG) نامیده می شوند انجام می گیرند. قطر PIGها برابربا قطرلوله است که به وسیله فشار آب با گاز که پشت آنها وارد می شود در مسیر لوله حرکت میکند و مایعات را از درون لوله خارج می نماید.
عمده ترین سیستم حفاظت از خورندگیهای داخل لوله ها که در صنعت نفت و گاز به کار می رود استفاده از ممانعیت کننده(INHIBITOR) می باشد. ممانعت کننده ها موادی است که وقتی به مقادیر کم به یک محیط خورنده اضافه می شود سرعت خورندگی را کم می کند در واقع ممانعت کننده می تان یک کاتالیزوربازدارنده فرض کرد. ممانعت کننده های بسیار زیاد با ترکیبات مختلفی موجود است. اکثرا" این ممانعت کننده ها ترکیبات آلی هستند. طرز عمل آنها تشکیل پوسته نازک و نفوذ نا پذیری روی سطح لوله یا ایجاد اختلال در یکی از واکنش های کاتدی یا آندی می باشد. ممانعت کننده ها ازنظرفلز، محیط خورنده، درجه حرارت وغلظت معمولا" منحصر به فرد هستند ونوع ممانعت کننده ای که در یک محیط خورنده مورد نظر بایستی استفاده شود با آزمایش و تجربه تعیین می گردد. و این گونه اطلاعات را معمولا"ازتولید کنندگان آن مواد می توان دریافت نمود. در صورتی که غلظت ممانعت کننده کمترازاندازه کافی باشد ممکن است خورندگی تسریع شود، مخصوصا" خورندگی های موضعی مثل(PITTING) لذا در صورتی که غلظت ممانعت کننده کمترازمقدارکافی باشد، خسارت بیش اززمانی خواهد بود که ممانعت کننده اصلا" به کار برده نشود و برای پرهیزازاین خطر بایستی غلظت آن به طور متناوب تعیین گردد.
2- خوردگی های بیرون لوله:
این نوع خوردگی ها بستگی به عوامل طبیعی و شرایط محیطی اطراف لوله دارد. این عوامل را باید درطراحی اولیه خطوط لوله در نظر گرفت، این عوامل را به طور کامل نمی توان از بین برد ولی باید آنها را به حداقل رساند.از جمله این عوامل:
· خاکی که لوله در آن مدفون است.
· آبرفتها و مردابها و زمین های سنگ لاخی که لوله ها از میان آنها می گذرد.
از مهمترین عوامل عواملی که در بالا ذکر شد خاک است که در اینجا آنها را مورد بررسی قرار می دهیم:
خاکها از نظر ترکیب شیمیایی،PH،میزان رطوبت،اندازه دانه ها با هم اختلاف دارند. آنها همچنین از نظر دارا بودن انواع باکتری ها نیز با یکدیگرمتفاوت می باشند. اختلاف اندازه دانه های خاک باعث تفاوت هوا گیری و میزان رطوبت آنها می شود.
وبنابراین هرچه خاک دانه های درشتتر و خشن تری داشته با شد، هوا و رطوبت بیشتری هم جذب می کند. درنتیجه خوردگی ها در چنین خاکهایی شبیه خوردگی در اتمسفر آزاد خواهد بود. درروی لوله های کارگذاشته در خاک محل هایی است که خاک های مجاوراز نظر ترکیب و میزان هوا گیری و رطوبت با هم زیاد تفاوت دارند. اینچنین پیلهایی می توانند علیرغم فاصله زیاد قطب های آن، تشکیل شوند و علت تشکیل این گونه پیل های خورندگی با فاصله زیاد هنوز کاملا" شناخته شده نیست خاکها ازنظرهدایت الکتریکی نیزبا یکدیگرمتفاوت اند. وبطورکلی خاکهای خیلی خورنده مقاومت کمی دارند،مقاومت اینگونه خاکهای بسیارخورنده کمتراز(Cm،ohm-2000)میباشد.خاکهای خورنده مقاومت متوسطی معادل(Cm-ohm،4000-2000) وخاکهای باخورندگی کم وبدون قدرت خورندگی مقاومت زیاد ومعادل (Cm-ohm،6000-4000) وبالاتردارند.
یکی دیگرازعواملی که درخاکها باعث خوردگی خطوط لوله میشوند،خوردگی میکروبی است.
این موجودات به سبب ترشح مواد شیمیایی برروی لوله اثرگذاشته وخوردگی ایجاد میکنند. واغلب بصورت دسته جمعی دریک قسمت ازلوله رشد و نمو می نمایند.
خورندگی ناشی ازباکتریها درخاکهای غیرهوازی مشاهده میشود ومعمولا"شامل یکنوع باکتری احیاءکننده سولفاتی است که در خاک های اسیدی حاوی سولفات یافت میشوند. این نوع باکتری یونهای سولفات (2-SO4) را به یونهای سولفور(S-2) احیا می کند یونهای سولفوره، این واکنش را به نحو قابل ملاحظه ای قطبی کرده و همچنین فعالیت برای انحلال یونهای آهن دو ظرفیتی را کاهش می دهد و نتیجه عمل، خوردگی وحشتناکی بر روی خط لوله است که با تشکیل یک پوسته غیر محافظ سولفوره آهن همراه خواهد بود.
بنابراین برای پیشگیری از این میکروبها، به پوششهای بسیار خوب نیاز است. اگر در زمان کشیدن این پوششها توجه کافی نشود و لوله از حفاظت کاتدی بهره مند نباشد پس از مدتی باعث می شود میکروبها در زیر پوششها نفوذ کده و تورم درپوشش ایجاد شود که این شروع خوردگی و افزونی سرعت خوردگی لوله است. بدترین خوردگی که برای لوله های کار گذاشته شده در خاک به وجود می آید در محلهایی است که جریانهای الکتریکی سرگردان وجود دارند. منابع چنین جریانهایی ممکن است سیستم حفاظت کاتدی، سیستم حمل و نقل برقی، کارگاههای آبکاری الکتریکی، وسایل جوشکاری باشد. چون مقاومت ویژه خاکها حتی وقتی دارای آب باشند زیاد است.
بنا براین جریانهای الکتریکی داخل زمین از طریق فلزات کار گذاشته شده در خاک که مقاومت کمی دارند عبور خواهند کرد. برای نمونه جریانهای برگشتی از یک سیستم حمل و نقل برقی اغلب از سیستم به زمین انتقال پیدا کرده است. و سپس ترجیحا" به جای زمین که مقاومت زیادی دارد از طریق لوله های پوشش کابلها که مقاومت کمتری دارند جریان می یابند. نقطه ورود جریان سرگردان کاتد و نقطه خروج این جریان آند پیل خواهد گردید.
روشهای که برای حفاظت قسمت بیرونی لوله ها به کار می بردند پوشش های مناسب وسیستم حفاظت کاتدی است. روشهای مناسب برای پوشش دادن لوله ها، حائز اهمیت است چه بسا که یک پوشش مرغوب، در نتیجه نصب نامناسب دارای خواص مطلوب نباشد. ومشکلات زیادی در نگهداری و کنترل خورندگی لوله پدید آورد.
لوله ها را میتوان به طور جزئی به وسیله استفاده از پوششها، حفاظت نمود. اگر پوشش ها دائمی بود و هنگام نصب یا کار آسیب نمی دید، لوله های فلزی هرگز خورده نمی شدند.
متاسفانه حتی با بهترین پوشش ها، خوردگی اتفاق می افتد. بطور کلی از پوشش های قیراندود شده برای جلوگیری ازحمله خوردگی به لوله کارگذاشته درخاک استفاده می کنند. که به خاطر خاصیت چسبندگی که دارد دوام آن بیشتر است. در عملیات مدن از نوار های(P-V-C) برای پوشش لوله ها استفاده می کنند. اخیرا" فایبر گلاسهای پوشیده شده با صمغهای صنعتی پیشنهاد شده است.
پیدایش عیوب در لایه های محافظ با و جود سوراخ ها حتی اگر اتفاقی باشد ما را ملزم می کند که حفاظت نوع دومی را هم برای لوله های مدفون در خاک به کار ببریم روش عمومی استفاده از حفاظت کاتدی است.حفاظت کاتدی رامیتوان به تنهایی هم بکاربرد ولی به مقدارجریان زیادی نیازدارد. وبنابراین بهترین روش آن است که ازیک لایه محافظ مناسب استفاده کرده و بوسیله حفاظت کاتدی آنراتقویت کنیم.درپروسه خورندگی لوله نقاط آندی وکاتدی درهرحال وجود دارند.ودرنواحی آندی ازفلزکه جریان الکتریسیته ازآن به محیط اطرف خارج می شود خوردگی اتفاق می افتد و ازنقاط کاتدی که جریان ازمحیط اطراف به لوله می رسیدخورندگی صورت نمی گیرد. درحقیقت اگرجریان الکتریسیته ازطرف محیط به تمام سطح لوله برسد دیگرخورندگی نخواهیم داشت و بدین ترتیب کل لوله کاتدی خواهد بود. این دقیقا"کاری است که یک سیستم حفاظت کاتدی انجام می دهد یعنی جریان مستقیم ازیک منبع خارجی به تمام سطح لوله میرسد. هرگاه مقداراین جریان بطورمتناسب تنظیم شود به تمام جریانهای نواحی آندی فایق آمده و یک جریان منتجه به طرف لوله درتمام سطوح آن خواهیم داشت و دراین صورت است که تمام سطح لوله به کاتد تبدیل شده و حفاظت بطورکامل اعمال می گردد. بدین ترتیب جریان خروجی ازنقاط آندی توسط جریان حفاظتی خنثی می شود.
خروج جریان فقط ازبسترآند طراحی شده اتفاق می افتد و موجبات خورندگی این آندها فراهم خواهد شد. معمولا"سعی می شود که بعنوان آند ازمولد استفاده شود که طول عمرنسبتا"زیادی داشته باشد به این ترتیب سیستم حفاظت کاتدی خورندگی را حذف نکرده بلکه آنرا ازسیستم خط لوله مورد حفاظت به یک بستر آند طراحی شده منتقل می نماید.
 

mitsomak

عضو جدید
بررسی و مونـیتورینگ خوردگی حفره‌ای در مبدل‌های حرارتی مجتمع پتروشیمی بندر امام:

بررسی و مونـیتورینگ خوردگی حفره‌ای در مبدل‌های حرارتی مجتمع پتروشیمی بندر امام:

با توجه به هزینه گزافی که جهت ترمیم قسمت‌های خورده شده و بار مالی که شرکت ها به علت از کار افتادگی غیر منتظره خواهد داشت لزوم کنترل و مونیتورینگ خوردگی واحد‌های صنعتی در حین کار از هر نظر ضروری و لازم است.
یکی از روش های مهم کنترل و جلوگیری از خوردگی و رسوب در مبدل‌های حرارتی سیستم خنک کننده صنایع نفت استفاده از بازدارنده‌های خوردگی و رسوب می باشد. انتخاب بازدارنده خوردگی و رسوب مناسب برای سیستم‌های خنک کننده از اهمیت بالائی برخوردار است. در این پروژه به تعداد ده مجموعه از مواد شیمیایی بازدارنده، جهت جلوگیری از خوردگی حفره‌ای و یکنواخت و جلوگیری از تشکیل رسوب و مشکلات ناشی از آن، مورد بررسی و ارزیابی فنی قرار گرفت.
این بررسی توسط روش‌های متعدد از جمله استفاده از یک پایلوت برج خنک کننده، منحنی های الکتروشیمی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک (تافل)، غوطه‌وری و دستگاه Corrater انجام شد. در تمام ارزیابی‌ها از فولاد کربنی ساده در آب خام مجتمع پتروشیمی بندر امام حاوی بازدارنده‌های مختلف استفاده شد.
آب گردشی در پایلوت یرج خنک کننده در همه دوره‌های ارزیابی بازدارنده‌ها با دمای 50 تا 55 درجه سانتیگراد و با سرعت m/s2-6/0 و شرایط آنالیز کیفی آب طبق پیشنهاد شرکت‌های تولید کننده بازدارنده‌ها می‌باشد. این بازدارنده‌ها محصول شرکت‌های مختلف داخل و خارج از کشور هستند که مهمترین ترکیبات استفاده شده در این بازدارنده‌ها شامل فسفونات‌های آمینو‌‌تری‌اتیلن‌فسفونی ک‌اسید، PSO ، HEDP، PBTC، هیدروکسی‌فسفونو استیک‌اسید و همچنین پلیمر‌های اکریلیک‌اسید/ اکریل امید/ آمینومتیل سولفونات، اسید‌اکریلیک/ اکریل‌آمید متیل‌پروپان سولفونات/ پلی‌اکریلات می‌باشد. در هر دوره ارزیابی 25 روزه در لوپ های پایلوت خنک کننده لوله و کوپن خوردگی نصب شد که پس از پایان هر دوره ارزیابی بازدارنده ها به منظور تعیین سرعت خوردگی و میزان رسوبگذاری به روش اختلاف وزن،‌ لوله‌ها و کوپن‌های خوردگی شستشو و توزین شدند.
همچنین در طول مدت هر دوره ارزیابی با دستگاه Corrater سرعت‌های خوردگی یکنواخت و حفره‌ای به ترتیب با روش‌های مقاومت پلاریزاسیون خوردگی و نویز الکتروشیمیایی یکبار در ساعت پایش شدند. به منظور تعیین عملکرد هر بازدارنده جهت جلوگیری از خوردگی حفره‌ای تعدادی از لوله و کوپن‌های مذکور انتخاب شد و با استفاده از تصاویر میکروسکوپ نوری و الکترونی آنها پارامتر‌های عمیق‌ترین حفره، دانسیته حفرات و نمودار توزیع اندازه حفرات بدست آمد. به منظور تعیین نوع مکانیسم عمل مواد بازدارنده رسوب از رسوبات آنالیز طیف تفرق اشعه ایکس تهیه شد. در نهایت چهار مبدل حرارتی بحرانی واحد های مختلف پتروشیمی بندر امام از لحاظ خوردگی یکنواخت و حفره ای پایش شد.
از تحقیقات انجام شده مشخص شد که فسفونات‌های آمینو تری‌اتیلن فسفونیک اسید به همراه پلیمر PSO به عنوان بازدارنده خوردگی و رسوب در آب خنک کننده ها با سیکل تغلیظ بالا موثر می باشند که با افزودن ترکیبات روی سرعت خوردگی به کمترین مقدار (mpy6/2) کاهش می‌یابد و پلیمر آلکیل اپوکسی کربوکسیلات در کنار فسفونات‌هایی مثل PBTC و HEDP نسبت به تری پلیمر اکریلیک اسید/اکریل امید/آمینومتیل سولفونات و کوپلیمر های سولفونو کربوکسیلیک‌اسید در جلوگیری از تشکیل رسوب و خوردگی (‌mpy44/1) قویتر و بهتر عمل می‌کند. در هر دو بازدارنده میزان رسوب به کمترین مقدار (mg/cm2.day5/0) و عمق حفرات به کمترین مقدار mm078/0 کاهش یافتند. بدین ترتیب این فسفونات‌ها در کنار این پلیمر‌های بازدارنده و پراکنده ساز رسوب به عنوان بازدارنده خوردگی مناسب در آب برج خنک کننده‌های پتروشیمی بندر امام می‌تواند یک راهکار اساسی جهت حل مشکلات خوردگی حفره‌ای و یکنواخت و جلوگیری از تشکیل رسوب در مبدل‌های حرارتی باشد.
 

mitsomak

عضو جدید
توجه به خوردگی در سیستم زمین ضرورتی انکارناپذیر در شبکه‌های توزیع

توجه به خوردگی در سیستم زمین ضرورتی انکارناپذیر در شبکه‌های توزیع

تامین ایمنی در برابر برق گرفتگی انسان یا حیوان در بهره‌برداری از سیستم الکتریکی، ایجاد مسیری مناسب و مطمئن برای جریان عملیاتی با هدف تحریک لوازم حفاظتی به واکنش و یا تامین ایمنی در برابر برق گرفتگی هنگام انجام تعمیرات بر روی تجهیزات ضرورت وجود سیستم اتصال زمین در سیستم‌های الکتریکی را اجتناب‌ناپذیر ساخته است.
ماهیت مقاومت اتصال زمین‌ یک الکترود شامل:
1- مقاومت الکترود (فلز)
2- مقاومت تماس بین الکترود و فلز
3- مقاومت خاک
است. در صورت استفاده ازتجهیزات استاندارد و اجرای صحیح اتصالات، دو مقاومت اول خیلی کوچک بوده (معمولاً‌کسری از یک اهم) و می‌توانند در موارد عملی صرفنظر شوند بنابراین مقاومت خاک موردی است که باید به آن توجه بیشتری شود.
در عمل انتخاب بهترین محل برای احداث اتصال زمین یا محدوده آن مشکل است زیرا عواملی خارج ازکنترل متخصصان و کارشناسان برق محل احداث الکترود را مشخص می‌کند همچنین باید توجه داشت که مشخصات و املاح موجود در خاک یک منطقه رانیز نمی‌‌توان کلاً تغییر داد. بنابراین یکی از روشهای کاهش مقاومت خاک و به تبع آن کاهش مقاومت اتصال زمین استفاده از مواد کاهش‌دهنده مقاومت خاک است.
در این مقاله سعی شده به بحث خوردگی و کاهش عمر سیستم زمین پرداخته شود.
چگونگی کاهش مقاومت خاک توسط موارد کاهش‌دهنده مقاومت خاک:
1- مواد کاهش‌دهنده مقاومت زمین، دارای مقاومت ویژه بسیار کمی هستند همچنین این موارد دور الکترود پیچیده شده، باعث افزایش سطح آن شده و به علت مقاومت ویژه کم باعث کاهش مقاومت الکترود می‌شود.
2- موارد کاهش‌دهنده مقاومت زمین با داشتن ذرات ریز در میان خلل و فرج خاک پر شده و به دلیل دارا بودن قابلیت جذب رطوبت و انبساط بالا، سطح تماس الکترود و زمین را افزایش می‌دهند.
3- هنگامی که در اطراف الکترود از مواد کاهش‌دهنده مقاومت زمین استفاده می‌شود در اطراف الکترود مایع الکتریسیته‌دار شروع به حرکت می‌کند که این حرکت باعث ایجاد لایه‌ای در اطراف الکترود می‌شود که به آن لایه، لایه Permeation می‌گویند و یکی از مهمترین عوامل کاهش مقاومت خاک همین لایه Permeation است.
خوردگی در خاک
برای آنکه سازه‌ای در خاک دچار خوردگی شود باید یک پیل خوردگی تشکیل شود حال با قبول این مطلب به بیان شرایطی می‌پردازیم که با واقع شدن آنها یک پیل خوردگی می‌تواند صورت گیرد:
الف- یک کاتد و یک آند باید وجود داشته باشد.
ب- باید بین آند و کاتد اختلاف پتانسیل وجود داشته باشد.
ج- آند و کاتد باید در یک محیط رسانا قرار داشته باشند.
برای یک الکترود اتصال زمین مدفون شده در خاک شرایطی وجود دارد (فلزات غیر همجنس تغییر غلظت اکسیژن تغییر جنس خاک و ...) که به تشکیل نقاط آندی و کاتدی منجر می‌شود و شرایط الف و ب تامین می‌شوند و شرط ج با توجه به اینکه رطوبت موجود در خاک به عنوان یک الکترولیت محسوب می‌شود خود به خود فراهم است.
انواع پیلهای خوردگی درخاک
پیلهای ناشی از اتصال
فلزات غیر همجنس
(Dissimilar Metals Cell)
هر فلزی که درداخل الکترولیتی قرا رداده شود پتانسیلی نسبت به آن الکترولیت پیدا خواهد کرد که هر گاه یک الکترود دیگر به عنوان مرجع داشته باشیم به سادگی می‌توان اختلاف پتانسیل بین الکترود مرجع و فلز مورد نظر را اندازه‌گیری کرد چنانچه در سیستم اتصال زمین مثلاً اتصال بین ساختمان فولادی و مسی عایق نشده باشد، شرایطی برای تشکیل پیل فلزات غیر همجنس آماده بوده و عملاً‌خوردگی شدیدی در محل اتصال خواهیم داشت.

پیلهای تنشی (Stress Cell)
یکی از انواع پیلهایی که می‌تواند درالکترودهای اتصال زمین سبب خوردگی شود پیل تنشی است این پیل در نتیجه نصب نادرست الکترودها و ایجاد تنش‌های کششی و فشاری باقیمانده در آنها ایجاد می‌شود به عبارت دیگ نیروهایی که در هنگام نصب به الکترود وارد می‌شود سبب انحنا نسبتاً کمی در آنها می‌شوند سپس قسمتهایی از الکترود که تحت تنش کششی قرار دارند به صورت آند عمل کرده و قسمتهایی که تحت تنش فشاری قرار دارند به صورت کاتدی عمل می کنند و در نتیجه بوجود آمدن نواحی آندی و کاتدی باعث ایجاد پیل تنشی و خوردگی در الکترودهای اتصال زمین می شوند.
پیلهای اختلاف هوادهی خاک (پیلهای غلظتی اکسیژن)
هرگاه در اطراف الکترود، غلظت هوای موجود از نقطه ای به نقطه دیگر متفاوت باشد این نوع پیل خوردگی که شاید مهمترین پیل خوردگی باشد تشکیل می‌شود و عملاٌ این مورد زیاد اتفاق می‌افتد قسمتهایی که نفوذ هوا (اکسیژن) کمتر است نواحی آندی و قسمتهایی که نفوذ هوا(اکسیژن) بیشتر باشد نواحی کاتدی هستند.
براساس آزمایشاتی که توسط مرکز استاندارد (National Bureau of Standard) در خاک دست خورده انجام گرفته مشخص شده که خوردگی در این نوع خاک تاثیر فاکتورهایی از قبیل مخلوط خاک، آلودگی خاک، مقاومت خاک، دمای خاک و PH و پتانسیل شیمیایی خاک ‌است. مخلوط خاک بوسیله نسبت شن، ماسه و رس که در خاک موجود هستند مشخص می‌شود که تغییر نسبت هر کدام می تواند به نوعی در خوردگی خاک موثر باشد، بدلیل اینکه این نسبتها خصوصیات خاک (الکترولیت) را تغییر می‌دهند به عنوان مثال خاک رس ، دارای دانه‌هایی ریز و حداقل فضای خالی در بین ذرات است که این امر باعث کاهش حرکت هوا و آب در بین ذرات می‌شود و وقتیکه مرطوب باشد اختلاف دمش را کم کند. دانه‌های ماسه ، اندازه بزرگتری داشته و اجازه عبور هوا را می‌دهد و رطوبت را پراکنده می کند. همچنین مخلوط خاک تاثیر مهمی در نفوذ نمک و گاز داشته و اساساٌ خاکهای ماسه‌ای نفوذ پذیری خوبی دارند.
خاک بطور کلی یک ماده آمفوتر است و بخاطر این موضوعات تغییرات PH آن بوسیله باران ناچیز است. نمک ماسه در بارندگی زیاد به دلیل نفوذ پذیری خوب ماسه ، شسته می شود که این مهم باعث تغییر PH محیط می‌شود. اما این تغییرات تاثیر کمی روی خوردگی خاک می گذارد.
خوردگی در خاک دست خورده به مراتب بیشتر از خوردگی در آن قسمت از خاک است که دست نخورده است و اصولاٌ در این قسمت خاک مستقل از شرایط خاک است.
نقش اکسیژن در خاک دست نخورده خیلی بیشتر از تاثیرات مقاومت خاک،PH و ... است. نفوذ اکسیژن در خاک دست نخورده مخصوصاٌ در سفره های آب زیرزمینی به اندازه کافی کم و از پدیده خوردگی جلوگیری می کند.
پیل های ناشی از اتصال میله های نو و کهنه
هنگامی که قسمتی از یک میله کهنه با قسمت جدیدی تعویض شود یا یک میله کهنه با یک میله نو اتصال یابد، بخاطر وجود محصولات خوردگی بر روی نقاط کهنه، یک پیل خوردگی تشکیل شده به نحوی که میله های تازه نواحی آندی و میله کهنه نواحی کاتدی را تشکیل می‌دهند. این اتفاق بیشتر در الکترودهای نوع میله ای اتفاق می افتد.
پیلهای حرارتی
تغییرات دما در طول الکترود ها باعث بوجود آمدن آند و کاتد در میله شده، به این صورت که در قسمتهایی که دما بالا است، لایه های اکسیدی سریعتر، تشکیل شده ولی در قسمتهایی که در دمای پایین‌تر قرار دارند، لایه‌های اکسیدی هنوز تشکیل نشده و آند می‌شوند و پیلی موسوم به پیل حرارتی بوجود می آورند.
به طور مثال،‌ گازی که بلافاصله از ایستگاههای گاز خارج می شود، گاز داغ بوده و حرارت ناشی از گاز داغ، به لوله‌های انتقال گاز هدایت شده و در نتیجه باعث افزایش دما در لوله‌هایی که در فواصل نزدیک به ایستگاههای گاز قرار دارند می شود. افزایش دما در لوله‌ها سبب ایجاد پوسته‌ای اکسیدی در روی لوله‌هایی که در نواحی نزدیک به ایستگاههای گاز قرار دارند شده و این نواحی نسبت به لوله‌های دورتر که به علت دمای پایین تر هنوز لایه‌های اکسیدی روی آنها تشکیل نشده، کاتد شده و لوله‌های سرد که لایه‌های اکسیدی روی آنها ایجاد نشده آند است.
پیل حاصل از شرایط مختلف خاک
چنانچه ترکیب خاک محیط اطراف الکترودها از منطقه ای به منطقه دیگر اختلاف داشته باشد در این صورت اختلاف پتانسیل در این مناطق بوجود آمده و پیل خوردگی تشکیل خواهد شد.
خوردگی ناشی از جریان های سرگردان
جریان سرگردان جریانی است مستقیم یا یکسو (dc) که از منابع مختلفی است که مهمترین منابع تولید آن، خطوط راه آهن، جریان مربوط به یک سیستم حفاظت کاتدی بر روی تاسیسات حفاظت نشده مجاور و ... است در برخی موارد مقدار و اندازه این جریانها ممکن است به حدی زیاد باشند که به آسانی نتوان آن راخنثی کرد. مخصوصاٌ در حالاتی که این جریانها در موقع تخلیه ، سطوحی را نسبت به محیط اطراف تا چند ولت مثبت کنند.
علاوه بر جریانهای سرگردان متغیر که گفته شد ممکن است جریانهای سرگردان دائمی نیز وجود داشته باشد که اغلب ناشی از وجود جریانهای اعمال شده به سیستم‌های حفاظت کاتدی تاسیسات معینی هستند این جریانها به سهولت می توانند به تاسیسات مجاور وارد شوند، مخصوصاٌ در مواردی که حفره های آندی تاسیسات حفاظت شده در نزدیکی تاسیسات مجاور قرار گرفته باشند در این شرایط تاسیساتی که تحت حفاظت کاتدی قرار نگرفته اند در داخل میدان سرگردان قرار می گیرند بطوری که زمین نسبت به آن مثبت شده و در نتیجه این اختلاف پتانسیل مثبت جریانها وارد آن شده و چون مسیر فلزی وجود ندارد تا این جریانها به منبعی که آن را تولید کرده برگرداند لذا اجباراٌ باید به زمین تخلیه شوند که منجر به خوردگی در همین نواحی که جریانها خارج می‌شوند خواهد شد.
اما براساس نظر یولیگ (Uhlig) خوردگی بوسیله جریان سرگردان متناوب کمتر از خوردگی بوسیله جریان مستقیم است نتیجه خوردگی فرکانسها کم بیشتر از خوردگی در فرکانسهای بالا است براساس تخمین این داشمند برای فلزاتی از قبیل فولاد، مس،‌سرب در فرکانس 60 هرتز جریان متناوب ،‌میزان خوردگی یک درصد از مقدار جریان مستقیم است.
خوردگی میکروبی
خوردگی میکروبی یکی از مشکلات جدی صنایع است و باعث خسارات شدیدی در تاسیسات صنعتی شده است در این نوع خوردگی میکروارگانیسم ها واسطه عمل هستند فعالیت بیولوژیکی میکروارگانیسمها در محیط های مختلف از جمله خاک، آب،‌دریا و ... در خوردگی موثر هستند. میکروارگانیسمهای موثر در خوردگی شامل باکتریهای هوازی، غیرهوازی و قارچها هستند باکتریهای هوازی شامل باکتریهای اکسیدکننده گوگرد، اکسیدکننده آهن، اکسیدکننده آمونیاک و باکتریهای مصرف کننده مواد نفتی و ... هستند.
باکتریهای اکسیدکننده گوگرد، ترکیبات گوگردی عنصر گوگرد را به یون سولفات و اسید سولفوریک تبدیل کرده و می توانند شرایط بسیار خورنده ای را ایجاد کنند این باکتریها غالباٌ در میادین نفتی، سیستم لوله کشی فاضلاب حاوی ترکیبات گوگردی و ... وجود دارند و در لوله ها و سیستم فاضلاب باعث خوردگی سریع لوله های سیمانی می شوند.
باکتریهای اکسیدکننده آهن، آهن دوظرفیتی را از محلول جذب کرده و آن را به صورت هیدروکسید فریک در اطراف دیواره های سلولی خود حبس می کنند رشد باکتریهای آهن غالباٌ باعث ایجاد تاولهایی روی سطوح فولاد شده که منجر به خوردگی فلز می شود باکتریهای اکسیدکننده آمونیاک با اکسیدکننده آمونیاک و تولید اسید نیتریک باعث خوردگی آهن و اکثر فلزات دیگر می شوند این عمل در خاکهایی که در آنها کودهای آمونیاکی به مقدار زیاد مصرف می شود و در زیر آن خطوط لوله قرار دارند ممکن است باعث خوردگی شود باکتریهای مصرف کننده مواد نفتی با تجزیه و تخریب پوششهای قیری لوله های حفاظت لوله ها در مقابل خوردگی را از بین برده و باعث تسریع در خوردگی می شود قارچها با تولید اسیدهای آلی از جمله اسید سیتریک و اسید استیک و رشد روی سطوح اجسام و ایجاد محیط مناسب برای سایر میکروارگانیسمها می توانند باعث خوردگی سطوح فلزات شوند از بین باکتریهای موثر در خوردگی یک گروه بی هوازی بسیار خورنده به نام باکتریهای احیاکننده سولفات است.
باکتریهای احیاکننده سولفات از دیدگاه خوردگی
مکانیزمهای متعددی برای خوردگی فلزات بوسیله باکتریها پیشنهاد شده است دو فرآیند اصلی به عنوان عامل خوردگی فلزات قابل تصور است:
-1 تماس میکروارگانیسمها با سطح فلز واکنشهای خوردگی را شروع یا تسهیل می‌کنند.
2- محصولات متابولیکی ترشح شده ممکن است از لحاظ شیمیایی فعال بوده و فلز را حل کند.
مکانیزم اصلی خوردگی آهن توسط باکتریهای احیاکننده سولفات به وسیله تئوری دی پلاریزاسیون کاتدی اولین بار بوسیله ولوگن کوهن و اندرولوگ در سال 1934 بیان شده است.
فلز در محیط آبی با از دست دادن الکترون به یون فلز مثبت دپلاریزه می شود الکترودهای آزاد شده پروتونهای حاصل از تجزیه آب را به هیدروژن اتمی احیا می‌کند و هیدروژن اتمی یا ملکولی روی سطح فلز باقی می ماند این باکتریها دائماٌ لایه هیدروژن را که به طور معمول فلز را در مقابل خوردگی حفاظت می کند از روی سطح فلز به وسیله اکسیداسیون با سولفات به عنوان گیرنده الکترون بر می دارند نتیجه فرایند اکسیداسیون و تولید گاز H2S است. سپس سطح فلز در مقابل حمله آب و سولفید آسیب پذیر می شود و تعدادی از یونهای آهن با سولفید واکنش انجام داده و FeS تشکیل می شود و بقیه یونها تشکیل هیدروکسید آهن را تشکیل می دهند.
تمام گونه های باکتریهای احیاکننده سولفات که قادر به مصرف هیدروژن مولکولی هستند بالقوه خورنده هستند در مطالعات تجربی نشان داده است که باکتریهای احیاکننده سولفات در محیطهای دریایی دی سولفوویبریو ولگایس دارای میل ترکیبی شدید با هیدروژن را در غلظت‌های بسیار کمی از محیط اخذ کنند جذب هیدروژن همیشه با واسطه آنزیم هیدروژناژ انجام می شود فعالیت و مصرف هیدورژن و در نتیجه خوردگی فلزات توسط این باکتریها در حضور مواد آلی (مثل لاکتات) افزایش می یابد که ممکن است در اثر تخریب رشد باکتری و یا تولید سولفید بیشتر (در اثر واکنش موادآلی با سولفات)‌باشد.
مکانیزمهای مختلف خوردگی پیشنهاد شده پیچیدگی فرآیند را نشان می دهد اما به نظر می رسد مکانیزم کلاسیک دی پلاریزاسیون و فعل و انفعال سولفید هیدروژن با فلز دو فرایند شیمیایی اساسی در خوردگی بی هوازی هستند.
بررسی خوردگی در مواد شیمیایی کاهش دهنده مقاومت خاک:
الف – ماده رسان ارت (SAN-EARTH)
همانگونه که گفته شد در شرایط عادی وقتی که فلزی در زمین دفن می شود یک واکنش الکترولیتی رخ می دهد و فلز در معرض جریان الکتریکی مثبت قرار می‌گیرد این واکنش که از هدایت یونی ناشی می شود موجب خوردگی شدید در فلز می‌شود. در صورت استفاده از سان ارت این شرایط بوجود نمی آید پوشاندن فلز با سان ارت واکنش الکترولیتی را کاهش داده و از خوردگی فلز جلوگیری می کند. سان ارت یک ماده هادی سنباده مانند است که از مواد مقاوم شیمیایی تولید می شود.
همچنین هنگامی که دو فلز مختلف مثل مس و آهن بر روی هم نصب می شوند عمل گالوانیزه کردن آنها ضرورت می یابد که خوردگی ناشی از فلز آند را در پی دارد این مشکل غالباً درهنگام نصب الکترود زمین سیم مسی یا صفحات مسی بروز پیدا می‌کند در صورتی که الکترود با سان ارت پوشانده شود این مشکل بکلی برطرف شده واز خوردگی پیشگیری می‌شود.
تا به امروز معمول بود که برای کاهش مقاومت زمین پودر کارامل (کک) در اطراف الکترود ارت می‌پاشیدند اما این شیوه باعث جاری شدن جریان الکتریکی از هادی زمین به پودر کارامل (کک) شده و در نتیجه باعث خوردگی الکترولیتی در الکترود می‌شود این امر در بلندمدت باعث آسیب‌دیدگی سیستم زمین می شود زیرا پودر کارامل (کک) تا حدودی استیکی بوده و به همین دلیل مثل مواردی که فلز برای مدت طولانی در خاک اسیدی دفن شده باشد خوردگی ایجاد می‌کند از این رو برغم کارایی پودر کارامل (کک) در کاهش مقاومت زمین زیاد مورد استفاده قرار نمی‌گیرد استفاده از سان ارت که 98 درصد آن کربن ترکیب شده با سیمان است جهت پوشاندن الکترودهای آهن و مس تا حدود زیادی خوردگی را کاهش می‌دهد. مس و آهن در هنگامی که در محیط جامددفن شده باشند عموماً خوردگی ایجاد نمی‌کنند وپدیده خوردگی در الکترودهای مسی پوشیده شده با سیمان سان ارت بطوربالقوه حذف می‌شود از طرف دیگر الکترودهای آهنی قبل از سفت شدن هادی سیمانی تا حدودی در معرض خوردگی گالوانیک قرار می‌گیرند این مقاومت از این حقیقت ناشی می‌شود که پتانسیل طبیعی الکترود سان ارت کمتر از مس و بیشتر از آهن است در آهن خوردگی یک لایه نازک اکسید هیدرات تشکیل می‌دهد که متعاقباً مانع از خوردگی بیشتر شده واز وارد شدن صدمات جدی به الکترود جلوگیری می‌کند ضمن آنکه اثر زیادی بر مقاومت تماس بر جای می‌گذارد بدین خاطر ترکیب سیم مسی ومیله آهنی مورد استفاده درهادی سیمان سان ارت کارایی خوبی دارد.
ب- مارکونیت (Marconite)
مارکونیت ذاتاً یک بتون رسانا است که در آن ترکیبات کربن‌دار جایگزین ترکیبات طبیعی در مخلوط بتون شده است مارکونیت بعضی از خصوصیات بنتونیت را دارا است مثلاً با فلزات معینی موجب خوردگی کمی می‌شود و مقاومت مخصوص پایینی دارد این ماده کربن‌دار به شکل بلوری بوده و توسط موادی حاوی مقدار کمی سولفور و کلرید پوشانده شده است. در مدتی که مارکونیت به شکل ژله‌ای است (مقاومت مخصوص در این حالت 0،001 اهم- متر) کمی باعث خوردگی فلزات آهن و مس می‌شود ولی هنگامی که بتون سفت می‌شود نه تنها خوردگی متوقف می‌شود بلکه به عنوان یک لایه محافظ از الکترود زمین در مقابل مواد شیمیایی دیگر محافظت می‌کند وقتی که مارکونیت با بتون مخلوط می شود مقاومت مخصوص آن به کمتر از 1/0 اهم متر می‌رسد عمر این ماده بیش از 20 سال است.
ج- لوم (lom):
این ماده خاصیت جذب رطوبت تا چندین برابر بنتونیت را دارا بوده و دارای تاثیر یکنواخت و دائمی بر روی محیط است در این ماده به علت وود نمک‌های خنثی اثر خوردندگی بر روی میله ارت وجود نداشته، ضمن اینکه حضور این نمک‌ها همراه با رطوبت محیط، شرایط الکترولیتی و یونی مناسب و کاملاً هادی را فراهم می‌کند.
د- بنتونیت (Bentonith)
ماده طبیعی قهوه‌ای زیتونی کمرنگی که به مقدار 5 برابر وزن خود می‌تواند آب را جذب کند و پس از آن تا 30 برابر حجم اولیه‌اش فضا اشغال می‌کند. اسم شیمیایی آن سدیم مونت موریلونیت است.
خاک بنتونیت یک خاک رس طبیعی است که شامل اتمهای آلومینیوم منظم شده هشت وجهی فشرده شده بین اتمهای سیلیکون نامنظم چهار وجهی است با اضافه کردن آب قابلیت مقاومت مخصوص خاک بنتونیت خیلی کاهش می‌یابد (5/2 اهم متر در 300 درصد رطوبت) این امر به طور عمده به علت فرآیند الکترولیتیک که بین آب، Na2o (سودا) و (پتاس) و Cao (آهک) ودیگر نمکهای معدنی که یونیزه شده و یک الکترولیت قوی ایجاد می‌شود.
4- مقایسه عملی خوردگی بین ذغال و نمک بنتونیت و ..
در یک تحقیق عملی جهت بررسی خوردگی، با ساخت یک نوع پیل که در یک قسمت آن از خاک منطقه و در قسمت دیگر مخلوط منطقه، کلر، سولفات و انواع موادشیمیایی از قبیل نمک و ذغال و بنتونیت ریخته تا تاثیرات دمش مورد ارزیابی قرار گیرد.
واکنش خوردگی مس بصورت انتقال الکترون از خاک به سمت مخلوط بوده که نتیجه آن خوردگی مس در خاک است. در‌ آزمایشات انجام شده، آند الکترود واقع در خاک و کاتد الکترود واقع در مخلوط است. پتانسیل منطقه که مورد دمش قرار می‌گیرد به دلیل تشکیل لایه غیر فعال افزایش یافته و موجب کاهش خوردگی می‌شود.
دمش هوا خوردگی مس رادر نسبت کلر به سولفات 2 به 1 چگونه افزایش می‌یابد تقریباً سرعت خوردگی در مقایسه باخاک و بنتونیت حدود 10 برابر افزایش پیدا کرده است. در مدت زمان آزمایش هر چند که با گذشت زمان سرعت خوردگی کم شده است ولی باز مقادیر بالایی را نشان می‌دهد اشکال 9 تا 18 استفاده از مواد کاهش‌دهنده مقاومت خاک متفاوت مورد استفاده در عمل را نشان می‌دهد در جایی که از خاک بنتونیت استفاده شده است با توجه به توانایی بالای جذب رطوبت خاک بنتونیت و بخاطر کوچکی اندازه ذرات آن و عدم توانایی نفوذ اکسیژن به درون خاک موجب کاهش خوردگی در این محیط می‌شود تحقیقات نشان داده است که اضافه کردن زغال سرعت خوردگی را نسبت به محیط بنتونیتی تا 5 برابر افزایش می‌دهد دلیل آن افزایش وجود سولفید در زغال‌ و واکنش گالوانیکی بین زغال و مس است.
افزودن نمک طعام به مواد کاهش‌دهنده مقاومت خاک به دلیل وجود کلر، خوردگی مس را تا 7 برابر نسبت به محیط بنتونیتی افزایش می‌دهد بنا بر یافته بوردا در صورت استفاده از مخلوط زغال و خاک، بهترین ترکیب مخلوطی از زغال درشت وخاک است. بر اساس نتایج بدست آمده در این تحقیق خاک بنتونیت ازنظر کاهش سرعت خوردگی بهترین جواب برای پشت بند است.
استفاده از مواد کاهش‌دهنده مقاومت خاک متفاوت تاثیرات متفاوتی را بر روی خوردگی آهن نشان می‌دهد هنگامی که از خاک بنتونیت استفاده می‌شود سرعت خوردگی کمتری رانسبت به حالتی که از خاک رس و زغال‌ و نمک استفاده می‌شود مشاهده می‌شود.
سرعت خوردگی آهن در مقایسه با حالت بدون استفاده از بنتونیت حدود 12 برابر افزایش را نشان می‌دهد زغال بخاطر وجود سولفید و نمک بخاطر وجود کلر باعث افزایش خوردگی می‌شود.
نتیجه‌گیری و پیشنهادات
1- دمش هوا خودرگی مس را در نسبت 2 به 1 کلر و سولفات افزایش می‌دهد.
2- خوردگی مس، در خاک بانسبت 2 به 1 کلروسولفات حدود 10 برابر خوردگی درخاک بنتونیتی است.
3- سرعت خوردگی مس در خاک و زغال حدود 5 برابر نسبت به خاک بنتونیت افزایش دارد
4- اضافه کردن نمک به خاک و زغال سرعت خوردگی را نسبت به بنتونیت حدود 7 برابر افزایش می‌دهد.
5- خوردگی آهن در نسبتهای بالا از کلرید و سولفات بوسیله مکانیزم اختلاف دمش کنترل می‌شود
6- سرعت خوردگی آهن در خاک همراه با نسبت کلرید و سولفات 2 به 1 حدود 12 برابر خوردگی در خاک بنتونیتی است.
7- سرعت خوردگی آهن در خاک بنتونیت حدود 2 برابر سرعت خوردگی مس است اما با گذشت زمان به سمت یکی شدن پیش می‌رود.
8- با توجه به اینکه خوردگی یکنواخت میله مهم است استفاده از میله با قطر ضخیم‌تر عمر میله‌ها را افزایش می‌دهد و مدت زمان استفاده را زیاد می‌کند.
9- در خاکهای بسیار خورنده تغییر درمحیط اطراف الکترود و حفرچاه استفاده از ترکیب خاک بنتونیت می‌تواند سرعت خوردگی الکترودها را کمتر کند و عمر مفید میله‌ها راافزایش دهد.
10- بهتر است که محل اتصال سیم به الکترود‌ها کاملاً بوسیله مواد عایق پوشیده شوند.
11- در زمینهای بسیار خورنده بهتر است روی الکترود ارت حدود 50 گرم منیزیم جوش داده شود زیرا منیزیم بصورت آند فداشونده عمل کرده و تا مادامیکه منیزیم وجود داشته باشد خوردگی مس شروع نخواهد شد.
12- توصیه می‌شود استفاده از نمک و ذغال با هم بصورت سنتی استفاده نشود وبه جای آن از مواد شیمیایی که در بالا ذکر شد استفاده شود که مزایای بسیاری نسبت به ذغال دارند
 

mitsomak

عضو جدید
خوردگی در مهندسی مواد

خوردگی در مهندسی مواد

خوردگی
هزينه هاي خوردگي
تخمين هزينه هاي سالانة خوردگي در ايالات متحده بين 8 بيليون دلار تا 126 بيليون دلار مي باشد. بهر ترتيب، خوردگي زيان اقتصا دي عظيمي است و براي كاهش دادن به كارهاي زيادي مي توان انجام داد. اگر اين نكات را در نظر بگيريم كه هر جا فلز و مواد ديگر مورد استفاده قرار مي گيرند خوردگي با درجه وشدتهاي متفاوتي واقع مي گردد، اين رقمهاي بزرگ دلاري چندان غير منتظره نخواهد بود.
در حقيقت اگر خوردگي وجود نداشت اقتصاد جامعة ما بشدت تغيير مي كرد. مثلاً اتومبيلها، كشتيها، خطوط لوله زير زميني و وسايل خانگي احتياج به پوشش نداشتند، صنايع فولاد زنگ نزن از بين مي رفتند و مس فقط براي مقاصد الكتريكي بكار مي رفت. اكثر كارخانجات و محصولاتي كه از فلز ساخته مي شدند از فولاد يا چدن ساخته ميشدند.
اگر چه خوردگي اجتناب ناپذير است، ولي هزينة آنرا به مقدار زيادي ميتوان كاهش داد. مثلاً يك آند ارزان قيمت منيزيم مي تواند عمر تانك آب گرم خانگي را دو برابر كند. شستشوي اتومبيل براي زدودن نمكهاي كه براي يخ بندان روي جاده مي پاشند مفيد است. انتخاب صحيح مواد و طراحي خوب، هزينه هاي خوردگي را كاهش ميدهد. يك برنامه صحيح تعميرات و نگهداري رنگ چندين برابر مخارجش را صرفه جويي ميكند. اينجاست كه مهندسي خوردگي وارد صحنه مي شود و مي تواند موثر باشد – ماموريت اصلي او مبارزه با خوردگي است. جدا از مخارج مستقيم دلاري، خوردگي يك مشكل جدي است زيرا به طور روشني باعث تمام شدن منابع طبيعي ما مي گردد. مثلاً فولاد از سنگ آهن بدست مي آيد، ميزان توليد داخلي سنگ آهن پر عياركه مستقيماً قابل استفاده باشند بشدت كاهش يافته است. توسعة صنعتي سريع بسياري از كشورها نشان مي دهد كه رقابت و قيمت منابع فلزي افزايش خواهد يافت. ايالات متحده ديگر مصرف كنندة اصلي منابع معدني نيست.
مهندسي خوردگي
مهندسي خوردگي كاربر دانش وفن يا هنر جلوگيري ياكنترل خسارت ناشي از خوردگي به روش اقتصادي و مطمئن ميباشد. براي اينكه مهندس خوردگي به خوبي از عهده وظايف خود برآيد، بايستي با اصول خوردگي و عمليات مبارزه با آن، خواص شيميايي، متالورژيكي، فيزيكي و مكانيكي مواد، آزمايشات خوردگي، ماهيت محيط هاي خورنده، قيمت مواد اوليه، نحوه ساخت و توليد كامپيوتر و طراحي قطعات آشنا باشد. او همچنين بايستي خصوصيات معمول يك مهندس كه عبارت است از : توانائي ارتباط برقرار كردن با ديگران، صداقتتوانايي تفكر و تجزيه تحليل كردن، آگاهي عميق از اهميت خطرات در عمل، عقل سليم يا شعور، منظم و مرتب بودن، و مهمتر از همه احساس عميق و صحيح مسائل اقتصادي را دارا باشد. در حل مسائل خوردگي بايستي روشي را انتخاب نمايد كه بيشترين بهره را داشته باشد.
مقالات زير كاربردهاي تكنولوژي كامپيوتر در مهندسي خوردگي را نشان مي دهد:
ماشينهاي متفكر(هوش مصنوعي) در ژورنال مهندسي شيمي، سپتامبر 1981، صفحات 45-51 به بررسي مثالهاي متعدد در مورد پيش بيني خوردگي توام با تنش پرداخته است. همچنين از ديگر كاربرهاي تكنولوژي كامپيوتر در خوردگي مي توان به مقالات زير اشاره كرد.
S.N. Smith and F.E. Rizzo, Computer Assisted Corrosion
Engineering, Materials Performans, 19:21 – 23(oct 1980)
C. Edeleanu, the Efect of the Microprissors on Corrosion
Technology, Materials Performance, 22:82 – 83 (Oct 1983)
در گذشته تعداد نسبتاًكمي از مهندسين با آموزش رسمي در خوردگي وجود داشتند. اكثراً افرادي دركه اين رشته كار مي كردند داراي زمينه هاي شيمي، برق يا متالوژي بودند. خوشبختانه اين وضعيت امروزه تغيير كرده است.
از فقط 3 دانشگاه در 1946، امروزه 65 دانشگاه در ايالات متحده دروس رسمي در زمينه خوردگي ارائه مي كنند. مفهوم اينها آن است كه امروزه صدها مهندس در صحنه وجود دارند كه درس رسمي در اين زمينة خوردگي گذرانده اند. در گذشته، و حتي امروزه، خوردگي را به عنوان "معضلي" كه بايستي آنرا تحمل كرد در نظر مي گيرند. غفلت علت بسياري از انهدام هاي زودرس، غير منتظره و گران مي باشد- غفلت بوسيلة افرادي كه بايستي اطلاعات بهتري داشته باشند. بطور مثال، دو فروشندة آنده هاي قرباني شونده، سيستم هاي خود راحفاظت آندي مي نامند! در حقيقت اين سيستم حفاظت كاتدي است كه كاملاً متفاوت است.
تعريف خوردگي
خوردگي را تخريب يا فاسد شدن يك ماده در اثر واكنش با محيطي كه در آن قرار دارد تعريف مي كنند. بعضي ها اصرار دارند كه اين تعريف بايستي محدود به فلزات باشد، ولي غالباً مهندس خوردگي بايستي براي حل يك مسئله هم فلزات و هم غير فلزات را در نظر بگيرد. سراميكها، پلاستيكها، لاستيك و مواد غير فلزي ديگر نيز منظور شده اند. مثلاً، تخريب رنگ ولاستيك بوسيله نور وخورشيد يا مواد شيميايي، خورده شدن جدارة كورة فولاد سازي، و خورده شدن يك فلز جامد بوسيله مذاب يك فلز ديگر تماماً خوردگي ناميده مي شوند. خوردگي مي تواند سريع ياكندصورت گيرد. فولاد زنگ نزدن در حالت حساس شده به وسيله اسيد پلي تيونيك ظرف چند ساعت بشدت خورده مي شود. ريلهاي راه آهن معمولاً به آهستگي زنگ مي زنند- ولي سرعت زنگ زدن آنقدر نيست كه بر كارايي آنها در سالهاي زياد اثري بگذارد. ستون آهني معروف دهلي در هندوستان حدود 2000 سال پيش ساخته شده و هنوز به خوبي روز اول است. ارتفاع آن 32 فوت است.
لكن بايستي توجه شود كه اين ستون آهني عموماً در شرايط جوي خشك قرار داشته است. خوردگي فلزات را مي توان بر عكس متالوژي استخراجي در نظر گرفت. در متالوژي استخراجي در نظر گرفت. در متالوژي استخراجي، هدف عمدتاً بدست آوردن فلزاز سنگ معدن و تصفيه يا آلياژسازي آن براي مصارف مختلف مي باشد. اكثر سنگ معدنهاي آهن حاوي اكسيد هاي آهن هستند و زنگ زدن فولاد به وسيله آب واكسيژن منجر به تشكيل اكسيد آهن هيدارته مي گردد. اگرچه اكثر فلزات موقعي كه خورده ميشوند تشكيل اكسيدهايشان را مي دهند ولي لغت زنگ زدن فقط در مورد آهن و فولاد بكار مي رود. بنابراين ميگوئيم فلزات غير آهني خورده مي شوند و نمي گوييم زنگ مي زنند. محيطهاي خورنده عملاً كليه محيطها خورنده هستند، لكن قدرت خوردگي آنها متفاوت است. مثالهايي در اين مورد عبارتند : از هوا و رطوبت، آبهاي تازه، مقطر، نمكدار، و معدني، آتمسفرهاي روستائي، شهري، و صنعتي، بخار و گازهاي ديگر مثل كلر، آكونياك، سولفور هيدروژن، دي اكسيدگوگرد، و گازهاي سوختني، اسيد هاي معدني مثل اسيد كلريدريك، سولفوريك، و نيتريك، اسيدهاي آلي مثل اسيد نفتنيك، استيك، و فرميك، قليائي ها، خاكها، حلالها، روغن نباتي و نفتي، و انواع و اقسام محصولات غذائي. بطور كلي مواد "معدني" خورنده تر از مواد " آلي" مي باشند. مثلاً خوردگي در صنايع نفت بيشتر در اثر كلرور سديم، گوگرد، اسيد سولفوريك و كلريدريك و آب است تا بخاطر روغن، نفت و بنزين. كاربر درجه حرارتها و فشارهاي بالا در صنايع شيميايي باعث امكان پذير شدن فرايند جديد يا بهبود فرايند قديمي شده است، به عنوان مثال راندمان بالاتر، سرعت، توليد بيشتر، يا تقليل قيمت تمام شده. اين مطلمب هم چنين در مورد توليد انرژي از جمله انرژي هسته اي، صنايع فضائي و تعداد بسيار زيادي از روشها و فرايند ها صادق است. درجه حرارتها و فشارهاي بالاتر معمولاً باعث ايجاد شرايط خوردگي شديدتري مي گردند. بسياري از فرايند ها و عمليات متداول امروزه بدون استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگي غير ممكن يا غير اقتصادي ميباشد.

بررسی انواع خوردگی
خوردگی از 8 روش می تواند به سطوح فلزی حمله کند . هشت دلیل موجه برای به کارگیری کامپوزیت ها در سازه های نظامی و غیرنظامی . این 8 روش عبارتند از :

حمله یکنواخت Uniform Attack
در این نوع خوردگی که متداول ترین نوع خوردگی محسوب می شود ، خوردگی به صورتی یکنواخت به سطح فلز حمله می کند و به این ترتیب نرخ آن از طریق آزمایش قابل پیش بینی است .
خوردگی گالوانیک
Galvanic Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که دو فلز یا آلیاژ متفاوت ( یا دو ماده متفاوت دیگر همانند الیاف کربن و فلز ) در حضور یک ذره خورنده با یکدیگر تماس پیدا کنند . در منطقه تماس ، فرایندی الکترو شیمیایی به وقوع می پیوندد که در آن ماده ای به عنوان کاتد عمل کرده و ماده دیگر آند می شود . در این فرآیند کاتد در برابر اکسیداسیون محافظت شده و آند اکسید می شود .

خوردگی شکافی
Crevice Corrosion
این ساز و کار وقتی رخ می دهد که یک ذره خورنده در فاصله ای باریک ، بین دو جزء گیر کند . با پیشرفت واکنش ، غلظت عامل خورنده افزایش می یابد . بنابراین واکنش با نرخ فزاینده ای پیشروی می کند.

آبشویی ترجیحی Selective Leaching
این نوع خوردگی انتخابی وقتی رخ می دهد که عنصری از یک آلیاژ جامد از طریق یک فرآیند خوردگی ترجیحی و عموما ً با قرار گرفتن آلیاژ در معرض اسیدهای آبی خورده می شود . متداول ترین مثال جدا شدن روی از آلیاژ برنج است . ولی آلومینیوم ، آهن ، کبالت و زیرکونیم نیز این قابلیت را دارند .

خوردگی درون دانه ای
Intergranular Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که مرز دانه ها در یک فلز پلی کریستال به صورت ترجیحی مورد حمله قرار می گیرد . چندین عامل می توانند آلیاژی مثل فولاد زنگ نزن آستنیتی را مستعد این نوع خوردگی سازند . از جمله حضور ناخالصی ها و غنی بودن یا تهی بودن مرزدانه از یکی از عناصر آلیاژی .
خوردگی حفره ای Pitting Corrosion
این نوع خوردگی تقریبا ً همیشه به وسیله یون های کلر و کلرید ایجاد می شود و به ویژه برای فولاد ضد زنگ بسیار مخرب است ؛ چون در این خوردگی ، سازه با چند درصد کاهش وزن نسبت به وزن واقعی اش ، به راحتی دچار شکست می شود . معمولا ً عمق این حفرات برابر یا بیشتر از قطر آنهاست و با رشد حفرات ، ماده سوراخ می شود .

خوردگی فرسایشی Erosion Corrosion این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که محیطی نسبت به یک محیط ثابت دیگر حرکت کند ( به عنوان نمونه مایع یا دوغابی که درون یک لوله جریان دارد ) یک پدیده مرتبط با این گونه خوردگی ، سایش Fretting
است که هنگام تماس دو ماده با یکدیگر و حرکت نسبی آنها از جمله ارتعاش به وجود می آید . این عمل می تواند پوشش های ضد خوردگی را از بین برده و باعث آغاز خوردگی شود .

خوردگی تنشی Stress Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که ماده ای تحت تنش کششی در معرض یک محیط خورنده قرار گیرد . ترکیب این عوامل با هم ، ترک هایی را در جزء تحت تنش آغاز می کند .

تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی

فلزات در اثر اصطکاک ، سایش و نیروهای وارده دچار تخریب می‌‌شوند که تحت عنوان خوردگی مورد نظر ما نیست.

فرایند خودبه‌خودی و فرایند غیرخودبه‌خودی

خوردگی یک فرایند خودبخودی است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می‌‌رود که به حالت پایدار برسد. البته M+n می‌‌تواند به حالتهای مختلف گونه‌های فلزی با اجزای مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ می‌‌زند که یک نوع خوردگی و پدیده‌ای خودبه‌خودی است. انواع مواد هیدروکسیدی و اکسیدی نیز می‌‌توانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه فلزی هستند. پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیده‌ای خودبه‌خودی است، اشکال مختلف آن ظاهر می‌‌شود.

بندرت می‌‌توان فلز را بصورت فلزی و عنصری در محیط پیدا کرد و اغلب بصورت ترکیب درکانی و بصورت کلریدها و سولفیدها و غیره یافت می‌‌شوند و ما آنها را بازیابی می‌‌کنیم. به عبارت دیگر ، با استفاده ‌از روشهای مختلف ، فلزات را از آن ترکیبات خارج می‌‌کنند. یکی از این روشها ، روش احیای فلزات است. بعنوان مثال ، برای بازیابی مس از ترکیبات آن ، فلز را بصورت سولفات مس از ترکیبات آن خارج می‌‌کنیم یا اینکه آلومینیوم موجود در طبیعت را با روشهای شیمیایی تبدیل به ‌اکسید آلومینیوم می‌‌کنند و سپس با روشهای الکترولیز می‌‌توانند آن را احیا کنند.

برای تمام این روشها ، نیاز به صرف انرژی است که یک روش و فرایند غیرخودبه‌خودی است و یک فرایند غیرخودبه‌خودی هزینه و مواد ویژه‌ای نیاز دارد. از طرف دیگر ، هر فرایند غیر خودبه‌خودی درصدد است که به حالت اولیه خود بازگردد، چرا که بازگشت به حالت اولیه یک مسیر خودبه‌خودی است. پس فلزات استخراج شده میل دارند به ذات اصلی خود باز گردند.

در جامعه منابع فلزات محدود است و مسیر برگشت طوری نیست که دوباره آنها را بازگرداند. وقتی فلزی را در اسید حل می‌‌کنیم و یا در و پنجره دچار خوردگی می‌‌شوند، دیگر قابل بازیابی نیستند. پس خوردگی یک پدیده مضر و ضربه زننده به ‌اقتصاد است.

<>


جنبه‌های اقتصادی فرایند خوردگی

برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان می‌‌دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهای خوردگی ، هزینه‌هایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل می‌‌شود.



پوششهای رنگها و جلاها

ساده‌ترین راه مبارزه با خوردگی ، اعمال یک لایه رنگ است. با استفاده ‌از رنگها بصورت آستر و رویه ، می‌‌توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه‌ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. به روشهای ساده‌ای می‌‌توان رنگها را بروی فلزات ثابت کرد که می‌‌توان روش پاششی را نام برد. به کمک روشهای رنگ‌دهی ، می‌‌توان ضخامت معینی از رنگها را روی تاسیسات فلزی قرار داد.

آخرین پدیده در صنایع رنگ سازی ساخت ر الکترواستاتیک است که به میدان الکتریکی پاسخ می‌‌دهند و به ‌این ترتیب می‌توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.

پوششهای فسفاتی و کروماتی

این پوششها که پوششهای تبدیلی نامیده می‌‌شوند، پوششهایی هستند که ‌از خود فلز ایجاد می‌‌شوند. فسفاتها و کروماتها نامحلول‌اند. با استفاده ‌از محلولهای معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی از نمکهای فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلزی را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز می‌‌کنند و در نتیجه ، به سطح قطعه فلز چسبیده و بعنوان پوششهای محافظ در محیط‌های خنثی می‌‌توانند کارایی داشته باشند.

این پوششها بیشتر به ‌این دلیل فراهم می‌‌شوند که ‌از روی آنها بتوان پوششهای رنگ را بر روی قطعات فلزی بکار برد. پس پوششهای فسفاتی ، کروماتی ، بعنوان آستر نیز در قطعات صنعتی می‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود این پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر می‌‌سازد. رنگ کم و بیش دارای تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمی‌‌تواند از خوردگی جلوگیری کند.

پوششهای اکسید فلزات

اکسید برخی فلزات بر روی خود فلزات ، از خوردگی جلوگیری می‌‌کند. بعنوان مثال ، می‌‌توان تحت عوامل کنترل شده ، لایه‌ای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند. اکسید آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز می‌‌چسبد و باعث می‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد. همچنین اکسید آلومینیوم رنگ‌پذیر است و می‌‌توان با الکترولیز و غوطه‌وری ، آن را رنگ کرد. اکسید آلومینیوم دارای تخلخل و حفره‌های شش وجهی است که با الکترولیز ، رنگ در این حفره‌ها قرار می‌‌گیرد.

همچنین با پدیده ‌الکترولیز ، آهن را به اکسید آهن سیاه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبدیل می‌‌کنند که مقاوم در برابر خوردگی است که به آن "سیاه‌کاری آهن یا فولاد" می‌‌گویند که در قطعات یدکی ماشین دیده می‌‌شود.

پوششهای گالوانیزه

گالوانیزه کردن (Galvanizing) ، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است. گالوانیزه ، بطرق مختلف انجام می‌‌گیرد که یکی از این طرق ، آبکاری با برق است. در آبکاری با برق ، قطعه‌ای که می‌‌خواهیم گالوانیزه کنیم، کاتد الکترولیز را تشکیل می‌‌دهد و فلز روی در آند قرار می‌‌گیرد. یکی دیگر از روشهای گالوانیزه ، استفاده ‌از فلز مذاب یا روی مذاب است. روی دارای نقطه ذوب پایینی است.

در گالوانیزه با روی مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار می‌‌دهند و با استفاده ‌از غوطه‌ور سازی فلز در روی مذاب ، لایه‌ای از روی در سطح فلز تشکیل می‌‌شود که به ‌این پدیده ، غوطه‌وری داغ (Hot dip galvanizing) می‌گویند. لوله‌های گالوانیزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشی منازل و آبرسانی و ... مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

پوششهای قلع

قلع از فلزاتی است که ذاتا براحتی اکسید می‌‌شود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم می‌‌شود و در محیطهای بسیار خورنده مثل اسیدها و نمکها و ... بخوبی پایداری می‌‌کند. به همین دلیل در موارد حساس که خوردگی قابل کنترل نیست، از قطعات قلع یا پوششهای قلع استفاده می‌‌شود. مصرف زیاد این نوع پوششها ، در صنعت کنسروسازی می‌‌باشد که بر روی ظروف آهنی این پوششها را قرار می‌‌دهند.

پوششهای کادمیوم

این پوششها بر روی فولاد از طریق آبگیری انجام می‌‌گیرد. معمولا پیچ و مهره‌های فولادی با این فلز ، روکش داده می‌‌شوند.

فولاد زنگ‌نزن


این نوع فولاد ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیرآلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.

مقدمه‌اي در مورد خوردگي

بر طبق آمارهاي وال استريت جورنال (11 سپتامبر 1981) هزينة خوردگي در صنعت نفت و گاز آمريكا حدود 2 بيليون دلار بوده است و مدام اين هزينه‌ها در حال افزايش هستند. خوردگي پلها، هزينه‌هاي خوردگي در اتومبيل‌ها در حد بيليونها دلار است. خوردگي در همه جا وجود دارد، در داخل و خارج از منزل، در جاده، در دريا، در كارخانه و در وسائل هوا فضا.

كل هزينة سالانة سيلها، گردبادها، آتش‏سوزيها، رعد و برقها و زمين لرزه‌ها كمتر از هزينة خوردگي مي‌باشند.
در حقيقت اگر خوردگي وجود نداشت، اقتصاد جوامع مختلف بشدت تغيير مي‏كرد. اگرچه خوردگي اجتناب‌ناپذير است، ولي هزينة آنرا مي‏توان كاهش داد. مثلاً يك آند ارزان قيمت منيزيم مي‏تواند عمر تانك آب گرم خانگي را دو برابر كند. انتخاب صحيح مواد و طراحي خوب، هزينه‌هاي خوردگي را كاهش مي‏دهد. يك برنامة صحيح تعميرات و نگهداري رنگ چندين برابر مخارجش را صرفه‌جوئي مي‏كند.
با توجه به نكاتي كه گفته شد اهميت بسيار بالاي خوردگي و راههاي پيشگيري از خوردگي معلوم مي‏شود كه اين كار بر عهدة مهندسي خوردگي است. در مهندسي خوردگي، خوردگي چنين تعريف مي‌شود: تخريب يا فاسد شدن يك ماده در اثر واكنش با محيطي كه در آن قرار دارد.
اين تعريف شامل فلزات و غيرفلزات مي‏شود. (مهندسي خوردگي، صص 6و7)
هر جامعه‌اي كه به مفهوم خوردگي پي ببرد، افراد آن جامعه كامل، بالغ و متفكر خواهند بود و آن جامعه چنان پيشرفت خواهد كرد كه مي‏توان گفت در بعد ديگري از زمان هستند.
خوردگی تنشی (SCC)
ترک خوردن در اثر خوردگی توام با تنش که نتیجه اعمال همزمان تنش های کششی و محیط خورنده روی فلز می باشد، خوردگی تنشی نام دارد.

معمولا دو گروه مهم از مواد دچار این نوع خوردگی می شوند:
1. فولادهای ضد زنگ در محیط های حاوی یون کلرید
2. برنج ها در محیط های آمونیاکی

از ویژگی های ترک های خوردگی تنشی این است که عمود بر تنش اعمالی رشد می کنند.

ویژگی تنش در خوردگی تنشی
1. تنش کششی باشد.
2. به اندازه کافی بزرگ باشد
3. از هر نوعی می تواند باشد (مکانیکی یا پسماند)
در این نوع خوردگی عامل تنش به عنوان شروع کننده است و در نهایت، شکست توسط عامل مکانیکی صورت می گیرد.

فاکتورهای مهم در SCC: درجه حرارت، ترکیب شیمیایی محلول، ترکیب شیمیایی فلز، تنش و ساختمان فلز می باشد.

مکانیزم های SCC
به دلیل پیچیدگی اندرکنش بین محیط های مختلف، ماهیت آلیاژ، ساختار متالورژیکی و ... امکان وجود یک مکانیزم واحد برای خوردگی تنشی تمام سیستم های فلز-محیط وجود ندارد.

الف. مکانیزم های متالورژیکی
1. هم صفحه بودن نابجایی ها: در فولادهای زنگ نزن که مستعد خوردگی تنشی هستند، نابجایی ها به صورت دسته های هم صفحه قرار دارند. در حالی که در آلیاژهای که مقاوم هستند، نابجایی ها به صورت سلولی یا در هم پیچیده قرار دارند.
2. پیرتنشی و جدایش میکرونی: در پیرتنشی فولادهای زنگ نزن آستنیتی، سیلان های پلاستیکی ناگهانی و تند اتفاق می افتد. این پدیده همراه با جدایش میکرونی اتم های حل شونده به نواقص دینامیکی در ساختار کریستالی است. این نوع جدایش می تواند باعث رفتار ترک خوردن در اثر خوردگی تنشی از طریق میان دانه ای شود.
3. جذب شدن: عوامل فعال سطحی به سطح جذب شده و با باندهای تحت کرنش در نوک ترک واکنش نموده و باعث کاهش استحکام باند شده و سبب اشاعه ترک می شوند.

ب. مکانیزم های حل شدن
1. تشدید حل شدن در اثر تنش: ترک با انحلال آندی موضعی گسترش می یابد. نقش اصلی تغییر شکل پلاستیکی تشدید فرآیند حل شدن می باشد.
2. تشکیل فیلم در دیواره ترک ها، بر اساس مکانیزم های هم صفحه ای بودن نابجایی ها: ترک ها در محلی که پله های لغرشی به سطح می رسند، شروع می شوند. رشد ترک ها در نتیجه انحلال فلزی است که در حال تسلیم است. با رشد ترک، پوسته ی روی دیواره ی ترک مجددا تشکیل می شود و به عنوان کاتد عمل می کند.
3. غنی شدن نسبت به عنصر نجیب
4. ترک خوردن در اثر خوردگی تنشی با شکستن و پاره شدن مداوم فیلم های غیرفعال پیشروی می کند.
5. مهاجرت یون کلرید

ج. مکانیزم های دیگر
مکانیزم های هیدروژن: 1. تشکیل هیدرید
مکانیزم های مکانیکی: 1. حرفه های تونلی و پارگی، 2. تاثیر گوه ناشی از محصولات خوردگی

روش های جلوگیری
1. کاهش تنش
2. استفاده از مواد مقاوم تر
3. حفاظت کاتدی
4. استفاده از بازدارنده ها
5. استفاده از پوشش
6. استفاده از تنش های پسماند فشاری روی قطعه
طراحی سیستم های آلی ضدخوردگی

یک پوششمقاوم در برابر خوردگی، اساساً بایستی در برابر اتمسفر خورنده مقاومت کرده و ازرسیدن آن به سطح سازه جلوگیری کند. طراحی یک پوشش ضد خوردگی موثر و مناسب ، کارپیچیده ایست که نیازمند علم وسیعی از جمله اصول خوردگی و ترکیب شیمیایی ساخت وتشکیل فیلم پوشش ضد خوردگی می باشد.
معمولاً حفاظت از اجسام در برابر خوردگی، توسط پوششهای آلی انجام می شود. این پوششها با توجه به فاکتور های مشخص از جمله خود سازه، جنس سازه، طول عمر سازه،شرایط فرآیندی و سرویس ، شرایط جوی و غیره متغیر می باشند و تفاوت آنها می تواند درنوع رزین، پیگمنت، ضخامت لایه ها، تعداد لایه ها و... باشد. حال با توجه به مسائلفوق در طراحی یک سیستم ضد خوردگی ، موارد فراوانی بایستی مد نظر قرارگیرد.

سیستم رنگ : به تعدادی از لایه های رنگ که هر کدام نقش مشخص درمحافظت از سطح فلز جسم را دارند، گویند. سیستم رنگ از بخشهای ذیل تشکیل می شود .
1-آستریPrimer
2-میانهIntermediate
3-رویهTop Coat Finishnt
-آستری ها :
آستر یک اصطلاح عمومی است که به همه رنگهای ضد خوردگیاتلاق می شود و یکی از مهمترین اجزاء یک سیستم رنگ می باشد. اهداف اولیه یک رنگآستری به شرح ذیل می باشد :

1-چسبندگی (اتصال قوی به جسم)
2-پیوستگی یا چسبندگی (بسیار قویداخلی)
3-خنثی بودن (مقاومت بالا در برابر خوردگی و مواد شیمیایی)
4-چسبندگی بین لایه ای (چسبندگی قوی به لایهمیانی)
5-انعطاف پذیریمناسب
از آنجا که رنگ آستری،پایه ای برای لایه های دیگر سیستم رنگ محسوب می شود، بایستی چسبندگی خوبی به رویسطح جسم داشته باشد. اگر سیستم رنگ از نوع بازدارندهباشد، رنگ آستری بایستی دارای پیگمنت های بازدارنده بوده تا بتواندبا غیر فعال کردنسطح ، میل فلز را نسبت به خوردگی کاهشدهد تا چسبندگی آن بر جسم افزایش یابد. به علاوه این آستری بایستی با رطوبت والکترولیت ورودی از سطح سیستم واکنش دهد تا بتواند بصورت کاتدی از فلز محافظت کند. این دسته رنگها دارای دانسیته یا جرم حجمی بالا می باشد و علت سنگینی آنها، وجودپیگمنت های فلزی است. این رنگها دارای براقیت پایین هستند و دانه بندی و گرایند اینرنگها بالاست تا بتواند سطحی زبر جهت چسبندگی خوب لایه میانی به وجودآورد.

-رنگهای میانه :
لایه دوم سیستم رنگ می باشد که معمولاً با ضخامت بالااعمال می شود. ضخامت بالای آن کمک می کند تا از نفوذ آب یا هر عامل خورنده دیگرجلوگیری کند. اهداف مورد نظر که بایستی رنگ میانه، آنها را برآورده سازد به شرح زیراست :

-ضخامتبالا
-مقاومت بالایشیمیایی
-مقاومت در برابرانتقال رطوبت یا بخار آب
-افزایش مقاومت الکتریکی رنگ
-چسبندگی خوب به رنگ آستری و رنگرویه
این رنگها نیمه مات بوده ودارای دانسیته پایین تر ، دانه بندی یا گرایند پایین تر و مقدار رزین بیشتر نسبت بهآستریها می باشند.

-رنگهای رویه :
آخرین لایه رنگ در یک سیستم رنگ آمیزی می باشد و اهدافعمل آنها به شرح زیر است :

1-به عنوان یک لایه مقاوم و سیلر برای سیستمرنگ
2-لایه مقاوم اولیهدر برابر محیط
3-مقاومت در برابرمواد شیمیایی، آب و شرایط جوی
4-ایجاد سطح سخت و مقاوم در برابر سایش و ضربه
5-به وجود آمدن ظاهر خوب و زیبا
رنگهای رویه دارای دانسیته پایین، نیمه براق یا براقهستند، دارای میزان کمتری دانه بندی در انواع رنگها می باشند تا سطح صاف و صیقلیایجاد کنند. مقاوم در برابر اشعه UV آفتاب، تغییر رنگ وشرایط نامساعد جوی می باشند.


فاکتور های موثر در طراحی یک سیستم آلی ضد خوردگی :
-شرایط آب و هوایمنطقه ؛ که در بر گیرنده وضعیت منطقه از نظر رطوبت، گرما و سرما، آلودگی شیمیایی میباشد.
-جنس سازه یا جسممورد نظر ؛ جنس و آلیاژ سازه جهت طراحی سیستم رنگ بسیار مهم بوده و تاثیر بسزایی درنوع رنگ اعمالی بر روی آن ، به خصوص رنگ آستری را دارا می باشد.
-موقعیت سازه درمنطقه ؛ محل قرار گرفتن سازه، تماس با آب شور، شناور یا غرق در آب بودن ، برای مثالپوشش داخل مخازنی که حاوی مواد شیمیایی، حلال ها، آب شور، آب شرب یا نفت خام میباشد، چه از نظر نوع رنگ یا تعداد لایه ها، ضخامت هر لایه، نحوه آماده سازی و کیفیتآماده سازی و غیره.
-شرایط عملیاتی یاService؛ این شرایط در طراحی سیستم ضد خوردگی برای هرسازه بسیار حائز اهمیت است. از آن جمله می توان به بالا یا پایین بودن دما، نوساندما، نوع مواد در تماس با سازه، احتمال وجود صدمات مکانیکی از جمله ضربه و سایش برروی سازه و بسیاری از فاکتورهای دیگر اشاره کرد.

اطلاعاتیکه پس از طراحی سیستم رنگ بایستی به همراه آنارائه شوند.
1-تعداد لایه هایرنگ، شماره های رنگ مربوط به کمپانی مورد نظر، ضخامتهای خشک و تر مورد نظر، دانسیتهرنگ در صورت دو جزئی یا سه جزئی بودن رنگ، زمان خشک شدن سطحی و عمقی تینر مربوط بههر رنگ، زمان مورد نظر بین لایه های رنگ و ...
2-حداقل درجه آماده سازی سطح مورد نظر بر حسب معیاراستاندارد مشخص مانندNACE.SSPC . ISO و غیره، ساینده مورد نیاز و سایز ساینده، فشار مورد نظر جهت عملآماده سازی سطح، در صورتی که آماده سازی، بلاستینگ باشد.
3-دستورالعمل آماده کردن رنگ جهت اعمال، از جمله نسبتاختلاط درصد تینر، میکس و همزن.
4-روشهای پیشنهادی جهت اعمال رنگ، نوع پاشش، دستگاه مورد نظر جهت پاششرنگ، فشار ورودی، فشار مورد نظر در دهانه نازل، نوع نازل پاششو...
5-خصوصیات رنگمربوطه و یا سایر نکات لازم
6-پیشگیری های مربوط به ایمنی، خطر در حین آماده سازی سطح، ابزار،تجهیزات، فشار، مواد و گرد و غبار و ....
7-خطر حریق احتمالی ناشی از رنگ وحلالها
8-تجهیزات محافظتیافراد
مروری برخوردگی آلومینیوم

تهیه کننده: مریم کرمی
دانشجوی مهندسی متالورژی دانشگاه شهید رجایی

خوردگی ( Corrosion )
خوردگی اصطلاحی است که به فسادفلزات از طریق ترکیب فلز با اکسیژن وسایر مواد شیمیایی انجام میشود.

زنگ زدن ( Rusting )
زنگ زدن فقط در مورداکسید شدن آهن وآلیاژهای آهنی در هوای خشک یا مرطوب به کار می رود که محصول خوردگیاز جنس هیدرات فریک یا اکسید فریک است .
اکسید شدن ساده فلزاتسبک
این فلزات شامل فلزات قلیایی وقلیایی خاکی هستند که وقتی اکسید شوند حجم قشر اکسید تشکیل شده متخلخل بوده و مانعیجهت نفوذ اکسیژن به داخل قشر اکسید نیست و اکسید خاصیت چسبندگی به فلز ندارد. بهطور خاص سدیم وپتاسیم در حرارت های عادی و متعارفی میل ترکیبی شدیدی با اکسیژندارند ولی در درجات حرارت خیلی کم اکسید شدن به تاخیر می افتد و اکسید تشکیل شده دراین حالت خاصیت چسبندگی دارد.

آلومینیم و آلیاژهایآن
آلومینیوم ، فلزی نرمو سبک ، اما قوی است، با ظاهری نقره‌ای - خاکستری٬ مات و لایهنازکاکسیداسیونکه در اثربرخورد با هوا در سطح آن تشکیل می‌شود، از زنگ خوردگی بیشترجلوگیریمی‌کند. وزن آلومینیومتقریبأ یک سومفولادیامساست . چکش خوار ، انعطاف پذیر و به راحتی خم می‌شود. همچنین بسیار بادَوام و مقاومدربرابر زنگ خوردگی است. بعلاوه ، این عنصر غیر مغناطیسی ، بدون جرقه ، دومینفلزچکش خوار و ششمین فلزانعطاف‌پذیراست.


خواصفیزیکی


حالتماده


جامد


نقطهذوب


933.47 K (1220.58 °F)


نقطهجوش


2792 K (4566 °F)


گرمایتبخیر


293.4 kJ/mol


گرمای همجوشی


10.79 kJ/mol


فشاربخار


2.42 E-06 Pa at __ K


سرعتصوت


5100 m/s at 933 K



خواص اتمی


وزناتمی


26.981538 amu


شعاعاتمی (calc.)


125 (118) pm


شعاعکووالانسی


118 pm


شعاعوندروالس


اطلاعات موجودنیست


ساختارالکترونی


Ne]3 s2 3p1]


-e بازای هر سطح انرژی


2, 8, 3


درجه اکسیداسیوناکسید


3 (آمفوتریک)


ساختارکریستالی


مکعبی face centered



آلومینیوماز جمله جدیدترین مصالح ساختمانی است که در آغاز قرن 20 یک فلز نسبتا کمیاب بود واین 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 بهسرعت از یک لایه نازک اکسید آلومینیوم حدود 0.01 میکرومتر پوشیده می شود که فلز رااز حمله بعدی خوردگی محافظت می کند . معادله زیر به معادله لگاریتمی معکوس معروفاست که در مورد خوردگی و اکسید شدن فلزاتی نظیر آلومینیوم به کار می رود :
1/y = 1/y0 – k9( Ln[a(t-t0)+1])

y0 : ضخامت قشر اکسید در بدو آزمایش
t0 : زمان آزمایش در بدو شروع
k9 : ثابت
این معادله در مورد اکسیدشدن آلومینیوم د ردرجه حرارت معمولی و اکسیژن خشک صادق است . هم چنین د راین فلز ودر 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 یکنوع پیل الکتریکی موضعی تشکیل می شود که سبب رشد فیلم می شود .
خوردگی یکنواخت :
خوردگی یکنواخت فلز آلومینیوم درفضای باز معمولا قابل اغماض است . محلول های دارای PH خارج از دامنه اثر ناپذیری در نمودارپتانسیل PH سبب خوردگی مواد ساختهشده از آلومینیوم می شوند. ملاط تازه تهیه شده هم قلیایی است ولذا خورنده آلومینیوماست از این رو برای اجتناب از گسترش مناطق حک شده در سطح فلز باید مراقبت شود که ازپخش شدن ملاط جلوگیری شود . سطوح آلومینیومی که در تماس با بتون تازه هستند حتما درآغاز زدوده می شوند ولی به زودی با تشکیل اندود آلومینات کلسیم برروی آن ها ازخوردگی 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 HCO3 و Cu2+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 .
 

mitsomak

عضو جدید
خوردگی و افزایش ریسک ایمنی و آلودگی محیطی

خوردگی و افزایش ریسک ایمنی و آلودگی محیطی

خوردگی یکی از معضلات اساسی صنعت است که متأسفانه هنوز هم آنچنانکه باید و شاید مورد توجه قرار نگرفته است. خوردگی نه تنها موجب اتلاف ماده و انرژی و تباه شدن سرمایه‌گذاریها می‌شود، بلکه دارای خطرات جدی ایمنی و زیست محیطی نیز می‌باشد. خوردگی یک پدیده فراگیران و جهانی بوده و موجب تخریب و تغییر ماهیت موادی می‌شود که در طبیعت موجودند و یا به طور مصنوعی ساخته می‌شوند.تمام مواد با نسبتهای مختلف خورده می شوند.


همچنین کلیه محیطها ممکن است خاصیت خورندگی داشته باشند. علت اینکه امروزه بر روی مسأله خوردگی این چنین تأکید می‌شود به خاطر زیان‌های اقتصادی ناشی از آن(مخارج تعمیر و نگهداری، تعطیلی کارخانه، ضرر ناشی از نشت محصولات خطرناک یا از بین رفتن محصولات با ارزش و آلوده شدن محصول)، بروز حوادث از قبیل آتش‌سوزی و انفجار، خسارات مالی و جانی در مواردی مانند انهدام کشتی، سکوی دریایی و مواردی مانند آن می‌باشد. با نشت و وارد شدن مواد سمی و خطرناک در محیط زیست و به مخاطره افتادن سلامتی انسان و محیط زیست، دیگر تخمین ‌زیانها در قالب اعداد و ارقام نمی‌گنجد.
 

mitsomak

عضو جدید
بازدارنده هاي فاز بخار

بازدارنده هاي فاز بخار

اين گروه ، به لحاظ عدم تاثير مستقيم رو سطح فلز ، از دو گروه ديگر متفاوت مي باشند. اين نوع بازدارنده بوسيله تغيير در محيط اطراف فلز ميزان خوردگي اتمسفري را كاهش ميدهند در اين گروه بازدارنده مورد نظر به آهستگي بخار شده و با تشكيل بخار خوردگي را كند مينمايند.
آنها بصورت نوار كاغذي گرد قرص و يا كپسول همراه بسته بندي ميشوند. اين بازدارنده ها براي حفاظت جسم در مكانهاي بسته بندي است. محدوديت بسياري از بازدارنده هي خوردگي فرار ، حضور آب بصورت مايع است كه قابليت حفاظت آن را كاهش ميدهد . از مهمترين مزيت هاي اين بازدارنده استفاده مستقيم از محصولات حفاظت شده بدون نياز به تميز كردن اوليه آنها ميباشد. درا ين نوع از محافظت ، فشار بخار سير شده ماده بازدارنده از خواص مهم آن است . اگر فشار بخار سير شده خيلي بالا باشد بازدارنده تز طريق منافذ كوچك در محيط بسته حفاظت شده فرار كرده، و اگر خيلي كم باشد قدرت پرتاب پرتاب تامين حفاظت دريك فاطله معين را ندارند.
 

mitsomak

عضو جدید
خوردگي در آب دريا و پارامترهای موثر بر آن

خوردگي در آب دريا و پارامترهای موثر بر آن

خوردگي در آب دريا يك سازه دريايي علاوه بر قرار گيري در اتمسفر دريايي مي تواند در آب دريا و در خاك بستر دريا نيز قرار گيرد. اصولاً محيط هاي دريايي براي تجهيزات به كار رفته در ساحل و داخل دريا خورنده اند. آب دريا اندكي قليايي است و در حدود 3.4 درصد نمك دارد و pH آب دريا در حدود 8 مي باشد. همچنين آب دريا الكتروليت خوبي است و باعث خوردگي گالوانيكي و شياري مي شود. آب دريا عامل ايجاد خوردگي در سازه هاي دريايي و كشتي ها، اسكله ها ، سكوها و ... است. آب دريا مخلوطي از نمك ها، گازهاي حل شده ، عناصر جامد معلق است. آمار به دست آمده نشان مي دهد كه بيش از 40 درصد سرمايه گذاري اوليه در دستگاه هاي بزرگ نمك زدا، براي جلوگيري از خوردگي فلزات و آلياژها در لوله هاي خنك كننده و گرم كننده آب دريا، كندانسورها و قسمت هاي ديگري كه عامل حرارت دادن در آنها صورت مي گيرد، مصرف مي شود. سرعت خوردگي فلزات در آب دريا نه تنها به انتخاب فلز يا آلياژ مناسب بستگي دارد، بلكه به عواملي مانند عمق ، درجه حرارت ، مقدار و نوع گازهاي حل شده ، مقدار و نوع تركيب عناصر آلي و معدني، سرعت حركت سيال و عوامل بيولوژيكي آب دريا نيز بستگي دارد. همانطور كه در ابتداي فصل اشاره شد، خوردگي در آب دريا و مربوط به يك سازه دريايي مي تواند در منطقه پاشش ، منطقه جذر و مدي و منطقه معروف در آب اتفاق افتد. همانطور كه در شكل زیر مشاهده مي شود خوردگي در ناحيه پا شش بيش از ساير نقاط مي باشد، زيرا اين منطقه مرتباً خشك و تر مي شود. و با برخورد جريان هاي آب بر روي سطح سازه پوشش ها، اعم از لايه هاي پسيو و يا پوشش هايي كه به منظور حفاظت بر روي سازه كشيده شده، از بين مي رود و در ضمن در اين منطقه تماس با هوا نيز وجود دارد كه خوردگي را تشديد مي كند.
 

mitsomak

عضو جدید
تركيبات آب دريا

تركيبات آب دريا

تركيبات آب دريا آب خالص در طبيعت وجود ندارد. در طول بارش و جريان روي سطح زمين گازهاي متنوع ، مواد معدني و آلي در آب وارد و به صورت مواد معلق و شناور يا كلوئيدي و يا كاملاً محلول ، پديدار مي گردند. بطور كلي ناخالصي آب هاي طبيعي را به سه گروه مي توان تقسيم نمود : 1- يون هاي محلول 2- غير يون ها و نامحلول ها 3- گازها یون های محلول ، به آنيون ها و كاتيون ها تقسيم مي گردند. جدول زير اين تقسيم بندي را در مورد موادي كه به صورت متداول در آب يافت مي شوند نشان مي دهد. با توجه به شرايط رودخانه ها ، درياها و اقيانوس ها ، آب ها مي توانند داراي تركيبات و خصوصيات متفاوتي باشند. عوامل اصلي تعيين نوع خوردگي و ميزان گسترش آن توسط آب دريا عبارتند از : مقدار جامدات محلول، مقدار سختي ، pH آب ، گازهاي محلول بويژه اكسيژن و دي اكسيد كربن، مقدار مواد آلي محلول، هدايت الكتريكي كه از حل جامدات حاصل مي شود، وجود نمك هايي مانند: كلريد سديم و ... قابليت خوردگي فولاد را در آب دريا نسبت به آب شيرين افزايش مي دهد. سختي يك ويژگي مهم آب درياست كه با مقداري دي اكسيد كربن ، نمك ها، كربنات و بي كربنات كلسيم تعيين مي شود. در آب سخت (سنگين)، رويه اي از نمك هاي كربنات، بر روي سطح فولاد به وجود مي آيد كه بازده انتقال حرارت را نيز كاهش مي دهد. يكي از دلايلي كه مي توان اين قسمت از سازه را بدون به كار بردن پوشش و فقط با حفاظت كاتدي محافظت كرد، تشكيل لايه آهكي در قسمت هاي زيرين سكوهاي دور از ساحل است. مواد آلي موجود در آب درياها و خليج ها نيز به طور مستقيم يا غير مستقيم ، در مقدار خوردگي فولادهاي دريايي تأثير دارد. ادامه دارد ....
 

mitsomak

عضو جدید
بررسی خوردگی تنشی ماده مرکب Al-TiB2 با استفاده از آزمون های کشش با نرخ کرنش کم

بررسی خوردگی تنشی ماده مرکب Al-TiB2 با استفاده از آزمون های کشش با نرخ کرنش کم

بررسی خوردگی تنشی ماده مرکب Al-TiB2 با استفاده از آزمون های کشش با نرخ کرنش کم محمد علی گلعذار محمود فاضل نجف آبادی http://www.4shared.com/file/14YV2tM4/2-6.html
 

mitsomak

عضو جدید
بررسی پدیده خوردگی در خودروهای دوگانه‌سوز

بررسی پدیده خوردگی در خودروهای دوگانه‌سوز

بررسی پدیده خوردگی در خودروهای دوگانه‌سوز سعید آریائیان - كارشناس ارشد مهندسی مواد ، اداره مهندسی قطعات متالورژی شركت سايپا Aryaeian@saipacorp.com چکیده: خوردگی سرسیلندرها یكی از مشكلات خودروها می‌باشد. این خوردگی كه در صفحه اتصال سرسیلندر به بلوك سیلندر اتفاق می‌افتد ، سبب بروز مشكلات عدیده‌ای می‌گردد. كاهش نیروی خودرو ، روغن‌سوزی و داغ كردن خودرو از پیامدهای این خوردگی می‌باشد. برای توجیه این خوردگی دلایل متعددی می‌تواند وجود داشته باشد ؛ همچون گازسوز شدن خودروها ، بالارفتن دمای كاری موتور ، ناكارآمد بودن واشر سرسیلندر و خورنده بودن ضدیخ‌های مورد استفاده. هر یك از این عوامل به نحوی در این خوردگی می‌توانند تأثیرگذار باشند. از جمله راهكارهای پیشنهادی برای جلوگیری از این مشكل می‌توان به استفاده از واشر سرسیلندر و ضدیخ‌های مناسب ، تغییر آلیاژ مورد استفاده در سرسیلندر و عدم گازسوز كردن این خودروها اشاره كرد . http://www.mediafire.com/?25mtnc5nn9d8db2
 

askari1072

عضو جدید
[h=2]دوتامسله در خوردگی؟[/h]
با سلام دوتا سوال در مورد خوردگی داشتم ممنون میشم دوستان راهنمایی بفرمایند
1- نوعی فولاد347درمحیط معمولی جوش داده میشود اگربعد ازجوشکاری عملیات تنش زدایی در دمای 750 سانتی گرا د انجام شود آیا هنگام استفاده از قطعه خوردگی صورت میگیرد یا خیر؟چرا؟
2-نوعی فولاد زنگ نزن 304درهواجوش داده میشود اگربعد از عملیات حرارتی در دمای 900درجه عملیات حرارتی شود ودر هوا سردشود آیاخوردگی اتفاق می افتد؟چرا؟ راه حل؟:smile:
 

mitsomak

عضو جدید
خوردگی فلزات در تجهیزات و ماشین آلات صنعتی و روش های جلوگیری از آن

خوردگی فلزات در تجهیزات و ماشین آلات صنعتی و روش های جلوگیری از آن

مقدمه
یکی از چالش بر انگیزترین مسئله ی پیش رو در جوامع صنعتی امروز، خوردگی تجهیزات و ماشین آلات موجود در کارخانه ها می باشد، که به خصوص مشکلات اقتصادی سنگینی را برای صنعتگران به وجود آورده است، از این رو دانستن مطالبی پیرامون این موضوع برای مهندسان و صنعتگران امری غیر قابل اغماض است.
سمت اول : مباحث تئوری خوردگی مفهوم کلّی خوردگی و زنگ زدن فلزات (مشخصات عمومی) خوردگی (Corrosion) به طور کلی به اثر تخریبی محیط بر فلزات و آلیاژهای آنها اطلاق می شود.
خوردگی یک پدیده ی خود به خودی است، یعنی از لحاظ ترمودینامیکی در جهتی پیش می‌رود که به حالت پایدار برسد. به عنوان مثال اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ می زند (زنگ زدن «Rusting» واژه است که 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) که نوعی خوردگی است که ضمناً پدیده ای خود به خودی هم است.
همه مردم در زندگی روزمره خود، از بدو پیدایش فلز با مسئله ی خوردگی روبرو هستند، مشکلاتی مانند: خوردگی لوله های آب، خوردگی بدنه ی اتومبیل در هوای مرطوب، خوردگی بدنه ی کشتی ها، خوردگی شوفاژها با جریان آب گرم و ...که موجب ایجاد ظاهری نامناسب (مثل خوردگی رنگ خودرو)، تحمیل مخارج سنگینِ تعمیرات و نگهداری از وسایل، ورشکست شدن کارخانه ها، آلوده شدن محصولات و... می شود.
بطور کلی، فلزات سه دسته‌اند:
دسته اول: آنهایی هستند که مانند طلا، نقره و پلاتین، در مجاورت هوا اکسید نمی‌شوند و نیازی به محافظت ندارند.
دسته دوم: آنهایی که وقتی در مجاورت هوا قرار می‌گیرند، اتم های سطحشان اکسید می‌شوند، ولی اکسید آنها مقاوم است و چسبیده به فلز باقی می‌ماند و خود لایه محافظی برای فلز می‌شود. این گونه فلزات هم نیازی به محافظت ندارند. مثل Zn، Al،CO،Ni،Sn،Cr و نظیر آنها.
دسته سوم: شامل فلزاتی اند که وقتی سطح آنها در مجاورت هوا اکسید می‌شود، اکسید آنها متخلخل است و به فلز نمی‌چسبد و از بدنه فلز کنده می‌شود که فلز به تدریج فاسد شده، از بین می‌رود؛ این فلزات شامل فلزات گروه قلیایی و قلیایی خاکی در جدول تناوبی هستند.
به طور خاص سدیم و پتاسیم در حرارت های عادی و متعارفی میل ترکیبی شدیدی با اکسیژن دارند ولی در درجات حرارت خیلی کم اکسید شدن به تأخیر می افتد و اکسید تشکیل شده در این حالت خاصیّت چسبندگی دارد. این گونه فلزات را به روشهای متفاوت از زنگ زدن محافظت می ‌نمایند، روش هایی مانند: رنگ زدن، زدن ضد زنگ، چرب کردن سطح فلز بوسیله یک ماده روغنی مانند گریس، لعاب دادن، آب فلز کاری و حفاظت کاتدی. که هرکدام از این روش ها را باید با در نظر گرفتن وضعیت موجود ونوع خوردگی در جای خود به کار برد.
انواع خوردگی مکانیسم های مختلفی برای خورده شدن فلزات وجود دارد که هر کدام از آنها با نوع خاصی از نفوذ در پوسته فلزات متمایز می شوند. علاوه بر دو نوع خوردگی شیمیایی (زنگ زدن مستقیم یا اکسیداسیون) و الکتروشیمیایی (خوردگی آبی)، که متداولترین آنها هستند، که مشخصات عمومی هر کدام از آنها را در زیر می خوانیم:
- خوردگی شیمیایی (زنگ زدن مستقیم یا اکسیداسیون): متداول ترین نوع زنگ زدن، زنگ زدن مستقیم فلز ( اکسیداسیون) است. اکسیداسیون واکنش مستقیم یک فلز با اکسیژن هواست (O2). البته دیگر گازهای جوی نیز مانند نیتروژن، گوگرد و هیدروژن هم می توانند باعث واکنش های شیمیایی مستقیم با فلزات شوند. همان طور که قبلاً گفته شد به غیر از طلا، نقره و پلاتین همه ی فلزات با اکسیژن هوا ترکیب می شوند و سطح آنها با لایه ی نازکی از اکسید آنها پوشیده می شود. اما همان طور که می دانیم، استفاده از این فلزات در صنعت، بدلیل هزینه های بالای اقتصادی به صرفه نیست.
- خوردگی الکتروشیمیایی (خوردگی آبی): این نوع خوردگی، ارتباط مستقیم با محیط های رطوبتی و آبی دارد. زنگ زدن الکتروشیمیایی، فرآیندی طبیعی و خود به خودی است که در آن فلزات در یک محیط آبی حل شده و اتم های فلزی در آن محیط به صورت یون حل می شوند و تشکیل یک سلول الکتروشیمیایی را می دهند که مشابه اکسیداسیون و خورده شدن یک الکترود فلزی در آند سلول های الکتروشیمیایی است و از زنگ زدن شیمیایی (اکسید شدن مستقیم فلز در هوا) زیان بارتر است. در خوردگی الکتروشیمیایی مفاهیمی چون پتانسیل الکترودی استاندارد، سری الکتروشیمیایی، واکنش های اکسایش و کاهش، نیم سلول (الکترود)، سلول های الکتروشیمیایی و ... مطرح می شود. در زیر تعاریف کوتاهی را به منظور آشنایی بیشتر با این مفاهیم، آورده شده است.
پتانسیل الکترودی استاندارد: آن چه ولت سنج در یک سلول الکتروشیمیایی اندازه می گیرد، فقط اختلاف پتانسیل میان دو نیم سلول است. از آنجایی که اندازه گیری پتانسیل یک الکترود به طور جداگانه ممکن نیست و نسبت دادن یک مقدار مطلق به پتانسیل آن الکترود نیز نتیجه ای ندارد، شیمیدان ها برای حل این مشکل تصمیم گرفتند یک نیم سلول استاندارد انتخاب کنند و مقدار پتانسیل آن را برابر صفر قرار دهند و پتانسیل الکترودی بقیه نیم سلول ها را با این معیار بدست آورند. این نیم سلول استاندارد، الکترود استاندارد هیدروژن (SHE) است.
سری الکتروشیمیایی: رتبه بندی فلزات به ترتیب افزایش پتانسیل کاهشی استاندارد مجموعه ای را تشکیل می دهد که به آن سری الکتروشیمیایی می گویند. این مجموعه از اهمیّت خاصی برخوردار است که در ادامه به آن اشاره خواهم کرد.
واکنش های اکسایش و کاهش: شاید بتوان گفت تمامی مفاهیمی چون خوردگی، آبکاری، حفاظت کاتدی و... همگی در سایه شناخت واکنش های اکسایش و کاهش قابل درک اند. به واکنش هایی که با از دست دادن الکترون (اکسایش) و به دست آوردن الکترون (کاهش) همراه باشد، واکنش های اکسایش و کاهش گویند، (به واکنش هایی نیز که در آنها عنصر H یا الکترون از دست می دهند یا به دست می آورند نیز واکنش های اکسایش و کاهش می گویند؛ مانند واکنش سوختن منیزیم در اکسیژن).
(s)نیم سلول (الکترود): اگر تیغه ای از یک فلز در محلول آبی یون های آن فلز قرار گیرد، به این مجموعه یک نیم سلول یا الکترود گویند.
سلول الکتروشیمیایی: اگر دو نیم سلول با هم متصل شوند تشکیل یک سلول الکتروشیمیایی را می دهند. که در آن تغییر شیمیایی همراه با جریان الکتریکی است، یعنی الکترون ها از الکترودِ با پتانسیل الکتریکی منفی تر به سمت الکترودِ با پتانسیل الکتریکی مثبت تر جریان می یابند.
سلول الکتروشیمیایی بر دو نوع است:
1) سلول های گالوانی
2) سلول های الکترولیتی
که هر کدام نیز به انواع دیگر تقسیم می شوند.

خوردگی به 8 صورت دیگر نیز می تواند صورت گیرد:
- حمله یکنواخت (UniformAttack) در این نوع خوردگی که خیلی هم متداول است، خوردگی، به صورتی یکنواخت به سطح فلز حمله می کند و به این ترتیب نرخ آن از طریق آزمایش قابل پیش بینی است.
- خوردگی گالوانیک (GalvanicCorrosion) این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که دو فلز یا آلیاژ متفاوت (یا دو ماده متفاوت دیگر همانند الیاف کربن و فلز ) در حضور یک ذرّه خورنده با یکدیگر تماس پیدا کنند. در منطقه تماس، فرآیندی الکتروشیمیایی بوقوع می پیوندد که در آن ماده ای به عنوان کاتد عمل کرده و ماده دیگر آند می شود. در این فرآیند کاتد در برابر اکسیداسیون محافظت شده و آند اکسید می شود.
- خوردگی شکافی (CreviceCorrosion) این ساز و کار وقتی رخ می دهد که یک ذره خورنده در فاصله ای باریک، بین دو جزء گیر کند. با پیشرفت واکنش، غلظتِ عاملِ خورنده افزایش می یابد. بنابراین واکنش با نرخ فزاینده ای پیشروی می کند.
- آبشویی ترجیحی (SelectiveLeaching) این نوع خوردگیِ انتخابی، وقتی رخ می دهد که عنصری از یک آلیاژ جامد از طریق یک فرآیند خوردگی ترجیحی که عموما ًبا قرار گرفتن آلیاژ در معرض اسیدهای آبی همراه است، خورده می شود. معروفترین مثال برای این نوع از خوردگی جدا شدن روی از آلیاژ برنج است. ولی آلومینیوم، آهن، کبالت و زیرکونیم نیز این قابلیت را دارند.
- خوردگی درون دانه ای (IntergranularCorrosion) این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که مرز دانه ها در یک فلز پلی کریستال به صورت ترجیحی مورد حمله قرار می گیرد. چندین عامل از جمله حضور ناخالصی ها و غنی بودن یا تهی بودن مرزدانه از یکی از عناصر آلیاژی. می تواند آلیاژی مثل فولاد زنگ نزن را مستعد این نوع خوردگی سازند.
- خوردگی حفره ای (PittingCorrosion) این نوع خوردگی تقریباً همیشه به وسیله یون های کلر و کلرید ایجاد می شود و به ویژه برای فولاد ضد زنگ بسیار مخرب است ؛ چون در این خوردگی، سازه با چند درصد کاهش وزن نسبت به وزن واقعی اش، به راحتی دچار شکست می شود. معمولاً عمق این حفره ها برابر یا بیشتر از قطر آنهاست و با رشد حفره ها، ماده سوراخ می شود.
- خوردگی فرسایشی (ErosionCorrosion) این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که محیطی نسبت به یک محیط ثابت دیگر حرکت کند ( به عنوان نمونه مایع یا دوغابی که درون یک لوله جریان دارد ) یک پدیده مرتبط با این گونه خوردگی، سایش است که هنگام تماس دو ماده با یکدیگر و حرکت نسبی آنها از جمله ارتعاش به وجود می آید. این عمل می تواند پوشش های ضد خوردگی را از بین برده و باعث آغاز خوردگی شود.
- خوردگی تنشی (StressCorrosion) این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که ماده ای تحت تنشِ کششی، در معرض یک محیط خورنده قرار گیرد.
چرا کنترل سرعت خوردگی در صنعت امری ضروری است؟
یکی از مسائلی که برای صنعتگران و مدیران تولید کارخانه ها دارای اهمیت ویژه ایست، مسئله طول عمر تجهیزات و دستگاه های صنعتی و استفاده ی حداکثری از آنها می باشد، بدین منظور باید با عواملی که موجب تخریب یا کاهش عمر مفید مصرفی آنها می شوند، مبارزه کرد. یکی از آن عوامل مهم پدیده ی خوردگی است که بدین جهت باید با راه های کنترل سرعت این فرآیند آشنا بود. بعبارت دیگر کاربرد صنعتی فلزات و آلیاژ های آنها معمولاً تحت شرایطی است که انجام فعل و انفعال خوردگی باید همواره مد نظر قرار گیرد.
سرعت فعل و انفعال خوردگی علاوه بر سرعت جریان الکتریکی، که به دلیل اختلاف پتانسیل موجود بین الکترود ها در سیستم می تواند به وجود آید (به خصوص در خوردگی از نوع گالوانیگ این مورد واضح تر است)، به شرایط محیط مانند: مقدار رطوبت، گاز های موجود و فشار بستگی دارد. بنابراین برای کنترل خوردگی باید جریان الکتریکی که برقرار می شود را کاهش داد.
همچنین می توان برای ممانعت از خوردگی از روش هایی مانند رنگ کردن، لعاب دادن، آب فلز کاری و حفاظت کاتدی استفاده کرد که در قسمت بعدی به آن می پردازیم.
همچنین آب نمک، زنگ زدن را تسریع می‌کند، زیرا یونهای موجود در آب به انتقال جریان در سلولهای ولتایی یا پیلهای ولتایی کوچکی که بر سطح آهن برقرار شده‌است، کمک می‌کند. به نظر می‌رسد که بعضی از یونها، مثلِCl-وکنشهای الکترودی را کاتالیز می‌کنند. ناخالصیها نیز سبب پیشرفت و افزایش سرعت زنگ زدگی می‌شوند، فلزات خالص به سرعت زنگ نمی‌زنند.
بعضی از انواع ناخالصیها، کشیدگی ها و نقص های بلوری موجود در فلزات با جذب الکترونها آنها را از ناحیه‌هایی که جایگاههای آندی می‌شوند، دور می‌کنند.
روش های کنترل و ممانعت از خوردگی
همانطور که گفته شد، فلزات به طور کلی سه دسته‌اند:
دسته اوّل، آنهایی که مثلِ طلا، نقره و پلاتین، در مجاورت هوا اکسید نمی‌شوند و نیازی به محافظت ندارند، دسته دوم، آنهایی که وقتی در مجاورت هوا قرار می‌گیرند، اتمهای سطحشان اکسید می‌شوند، ولی اکسید آنها مقاوم است و چسبیده به فلز باقی می‌ماند و خود لایه محافظی برای فلز می‌شود. این گونه فلزات هم نیازی به محافظت ندارند. امّا دسته سوم فلزاتی هستند که وقتی سطح آنها در مجاورت هوا اکسید می‌گردد، اکسید آنها متخلخل است و به فلز نمی‌چسبد و از بدنه فلز کنده می‌شود که فلز به تدریج فاسد شده و از بین می‌رود. این دسته از فلزات را به روشهای متفاوت از خوردگی محافظت می‌نمایند، روشهایی مثل رنگ زدن، زدن ضد زنگ، چرب کردن سطح فلز بوسیله یک ماده روغنی مانند گریس، لعاب دادن، آب فلز کاری و حفاظت کاتدی. که هرکدام از این روش ها را باید با سنجیدن وضعیت موجود و نیز نوع خوردگی و شرایط آن مورد استفاده قرار داد.

البته همواره پیشگیری بهتر از درمان است زیرا می توان با انتخاب صحیح مواد، طراحی درست یا ارائه متد های دقیق مهندسی، اعمال پوشش های حفاظتی، ممانعت کننده ها و بازدارنده های شیمیایی و استفاده از پوشش های غیر فلزی (سرامیک ها و پلیمر ها) تا اندازه زیادی از خوردگی جلوگیری کرد.
در زیر برخی از روش های معمول جهت کنترل این پدیده ارائه شده است:
- رنگ زدن ساده ترین راه مبارزه با خوردگی، اعمال یک لایه رنگ بر روی فلز است. با استفاده از رنگ به صورت آستر، می توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه ای قطع نمود و در نتیجه موجب محافظت تأسیسات فلزی شد. در روش زدن ضد زنگ، چرب کردن و لعاب دادن سطح فلز نیز همین اتفاق می افتد، امّا همان طور که در بالا گفته شد، برای حفاظت از خوردگی باید نسبت به نوع آن از روش های متنوعی استفاده کرد که عامل اقتصادی نقشی تعیین کننده در انتخاب روش دارد. به کمک روشهای رنگ ‌دهی، می توان ضخامت معینی از رنگها را روی تأسیسات فلزی قرار داد. امّا این روش در مورد پروژه هایی مانند محافظت از لوله های انتقال نفت و گاز در بین شهر ها و کشور ها پاسخگوی نیست، زیرا عملاٌ از لحاظ اقتصادی به صرفه نیست.
- حفاظت کاتدی از دیدگاه تئوری مفاهیم ساده ای بر حفاظت کاتدی حاکم هستند. فرآیند خوردگی باعث تشکیل یک پیل الکتروشیمیایی و تولید یک جریان الکتریکی ضعیف می گردد. تولید این جریان به دلیل وجود اختلاف پتانسیلی است که بین دو قطب این پیل وجود دارد. با فدا شدن آندی که اختلاف پتانسیلی بیشتر از اختلاف پتانسیل موجود ایجاد می کند می توانیم از خوردگی کاتد جلوگیری کنیم، به همین دلیل نام این روش حفاظت کاتدی است. اکنون به ارزش سری الکتروشیمیایی پی می بریم، زیرا در ساخت قطعات و تجهیزاتی که در عمل در تماس با محیط های خورنده بوده و به دلیل فنی و یا اقتصادی باید از نوع خاصی از فلز با پتانسل الکترودی پایین تر برای محافظت استفاده کرد.
جدول سری الکتروشیمیایی (پتانسیل های کاهشی استاندارد)
پتانسیل الکترودی (E)
نیم واکنش:

29/2 -
K+(aq) + e-  K(S)
90/2 -
Ba2+(aq) + 2e-  Ba(S)
87/2 -
Ca2+(aq) + 2e-  Ca(S)
71/2 -
Na+(aq) + e-  Na(S)
38/2 -
Mg2+(aq) + 2e-  Mg(S)
66/1 -
Al 3+(aq) + 3e-  Al(S)
20/1 -
V2+(aq) + 2e-  V(S)
18/1 -
Mn2+(aq) + 2e-  Mn(S)
83/0 -
2H2O(l) + 2e-  H2(g) + 2OH-(aq)
76/0 -
Zn2+(aq) + 2e-  Zn(S)

 

mitsomak

عضو جدید
تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی

تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی

نکته: فلزات در اثر اصطکاک، سایش و نیروهای وارده دچار تخریب می‌‌شوند که تحت عنوان خوردگی مورد نظر ما در این مقاله نیست.

فرآیند خودبه‌خودی و فرآیند غیر خودبه‌خودی
خوردگی یک فرایند خودبخودی است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می‌‌رود که به حالت پایدار برسد. البته M+n می‌‌تواند به حالتهای مختلف گونه‌های فلزی با اجزای مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ می‌‌زند که یک نوع خوردگی و پدیده‌ای خودبه‌خودی است. انواع مواد هیدروکسیدی و اکسیدی نیز می‌‌توانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه فلزی هستند. پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیده‌ای خودبه‌خودی است، اشکال مختلف آن ظاهر می‌‌شود.
بندرت می‌‌توان فلز را بصورت فلزی و عنصری در محیط پیدا کرد و اغلب بصورت ترکیب درکانی و بصورت کلریدها و سولفیدها و غیره یافت می‌‌شوند و ما آنها را بازیابی می‌‌کنیم. به عبارت دیگر ، با استفاده ‌از روشهای مختلف ، فلزات را از آن ترکیبات خارج می‌‌کنند. یکی از این روشها، روش احیای فلزات است. بعنوان مثال ، برای بازیابی مس از ترکیبات آن ، فلز را بصورت سولفات مس از ترکیبات آن خارج می‌‌کنیم یا اینکه آلومینیوم موجود در طبیعت را با روشهای شیمیایی تبدیل به ‌اکسید آلومینیوم می‌‌کنند و سپس با روشهای الکترولیز می‌‌توانند آن را احیا کنند.

برای تمام این روشها، نیاز به صرف انرژی است که یک روش و فرایند غیرخودبه‌خودی است و یک فرایند غیرخودبه‌خودی هزینه و مواد ویژه‌ای نیاز دارد. از طرف دیگر، هر فرایند غیر خودبه‌خودی درصدد است که به حالت اولیه خود بازگردد، چرا که بازگشت به حالت اولیه یک مسیر خودبه‌خودی است. پس فلزات استخراج شده میل دارند به ذات اصلی خود باز گردند.
در جامعه منابع فلزات محدود است و مسیر برگشت طوری نیست که دوباره آنها را بازگرداند. وقتی فلزی را در اسید حل می‌‌کنیم و یا در و پنجره دچار خوردگی می‌‌شوند، دیگر قابل بازیابی نیستند. پس خوردگی یک پدیده مضر و ضربه زننده به ‌اقتصاد است.

جنبه‌های اقتصادی فرآیند خوردگی
برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان می‌‌دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهای خوردگی، هزینه‌هایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل می‌‌شود.

پوششهای رنگها و جلاها
ساده‌ترین راه مبارزه با خوردگی ، اعمال یک لایه رنگ است. با استفاده ‌از رنگها بصورت آستر و رویه ، می‌‌توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه‌ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. به روشهای ساده‌ای می‌‌توان رنگها را بروی فلزات ثابت کرد که می‌‌توان روش پاششی را نام برد. به کمک روشهای رنگ‌دهی ، می‌‌توان ضخامت معینی از رنگها را روی تاسیسات فلزی قرار داد.
آخرین پدیده در صنایع رنگ سازی ساخت ر الکترواستاتیک است که به میدان الکتریکی پاسخ می‌‌دهند و به ‌این ترتیب می‌توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.

پوششهای فسفاتی و کروماتی
این پوششها که پوششهای تبدیلی نامیده می‌‌شوند، پوششهایی هستند که ‌از خود فلز ایجاد می‌‌شوند. فسفاتها و کروماتها نامحلول‌اند. با استفاده ‌از محلولهای معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی از نمکهای فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلزی را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز می‌‌کنند و در نتیجه ، به سطح قطعه فلز چسبیده و بعنوان پوششهای محافظ در محیط‌های خنثی می‌‌توانند کارایی داشته باشند.
این پوششها بیشتر به ‌این دلیل فراهم می‌‌شوند که ‌از روی آنها بتوان پوششهای رنگ را بر روی قطعات فلزی بکار برد. پس پوششهای فسفاتی ، کروماتی ، بعنوان آستر نیز در قطعات صنعتی می‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود این پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر می‌‌سازد. رنگ کم و بیش دارای تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمی‌‌تواند از خوردگی جلوگیری کند.

پوششهای اکسید فلزات
اکسید برخی فلزات بر روی خود فلزات ، از خوردگی جلوگیری می‌‌کند. بعنوان مثال ، می‌‌توان تحت عوامل کنترل شده ، لایه‌ای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند. اکسید آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز می‌‌چسبد و باعث می‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد. همچنین اکسید آلومینیوم رنگ‌پذیر است و می‌‌توان با الکترولیز و غوطه‌وری ، آن را رنگ کرد. اکسید آلومینیوم دارای تخلخل و حفره‌های شش وجهی است که با الکترولیز ، رنگ در این حفره‌ها قرار می‌‌گیرد.
همچنین با پدیده ‌الکترولیز ، آهن را به اکسید آهن‌ سیاه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبدیل می‌‌کنند که مقاوم در برابر خوردگی است که به آن "سیاه‌کاری آهن یا فولاد" می‌‌گویند که در قطعات یدکی ماشین دیده می‌‌شود.

پوششهای گالوانیزه
گالوانیزه کردن (Galvanizing) ، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است. گالوانیزه ، بطرق مختلف انجام می‌‌گیرد که یکی از این طرق ، آبکاری با برق است. در آبکاری با برق ، قطعه‌ای که می‌‌خواهیم گالوانیزه کنیم، کاتد الکترولیز را تشکیل می‌‌دهد و فلز روی در آند قرار می‌‌گیرد. یکی دیگر از روشهای گالوانیزه ، استفاده ‌از فلز مذاب یا روی مذاب است. روی دارای نقطه ذوب پایینی است.
در گالوانیزه با روی مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار می‌‌دهند و با استفاده ‌از غوطه‌ور سازی فلز در روی مذاب ، لایه‌ای از روی در سطح فلز تشکیل می‌‌شود که به ‌این پدیده ، غوطه‌وری داغ (Hot dip galvanizing) می‌گویند. لوله‌های گالوانیزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشی منازل و آبرسانی و ... مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

پوششهای قلع
قلع از فلزاتی است که ذاتا براحتی اکسید می‌‌شود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم می‌‌شود و در محیطهای بسیار خورنده مثل اسیدها و نمکها و ... بخوبی پایداری می‌‌کند. به همین دلیل در موارد حساس که خوردگی قابل کنترل نیست، از قطعات قلع یا پوششهای قلع استفاده می‌‌شود. مصرف زیاد این نوع پوششها، در صنعت کنسروسازی می‌‌باشد که بر روی ظروف آهنی این پوششها را قرار می‌‌دهند.

پوششهای کادمیوم
این پوششها بر روی فولاد از طریق آبگیری انجام می‌‌گیرد. معمولا پیچ و مهره‌های فولادی با این فلز ، روکش داده می‌‌شوند.

فولاد زنگ‌نزن
این نوع فولاد ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیرآلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.
 

mitsomak

عضو جدید
فلز تیتانیوم - تیتانیوم فلزی ارزشمند

فلز تیتانیوم - تیتانیوم فلزی ارزشمند

بسیاری از مهندسین و طراحان هنوز تیتانیوم را فلزی گران و ناشناخته قلمداد می کنند؛ اما پیشرفت های اخیری که در زمینه تولید این فلز صورت گرفته است، نشان می دهد که تیتانیوم ماده ای بسیار فوق العاده برای استفاده های مهندسی است و از بسیاری از مواد مشابه مورد استفاده در این صنعت ارزان تر است.
یکی از ویژگی های مهم تیتانیوم چگالی پایین آن (۵۵/۴ گرم بر سانتی متر مکعب) است. این ویژگی، همراه با استحکام و مقاومت بالا در برابر خراشیدگی، تیتانیوم را به فلزی بسیار ایده آل تبدیل کرده است. تیتانیوم عمدتاً در صنایع هوا – فضا و همینطور در کارخانه ها و تجهیزات صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. این فلز همچنین در ساخت عینک ها، مهندسی های ظریف، اندازه گیری، مهندسی کنترل و فن آوری پزشکی مخصوصاً مواردی که حد تحمل بیولوژیک از اهمیت زیادی برخوردار است، مورد استفاده قرار می گیرد.

مهم ترین مورد مصرف فلز تیتانیوم که در تلاقی با زندگی روزمره ما قرار می گیرد، بیشتر در اشیای قیمتی نظیر ساعت های مچی، عینک ها و جواهرات است. این کاربرد ها به این تصور هرچه بیشتر دامن زده اند که تیتانیوم فلزی گران است.
از طرف دیگر انتخاب فلز مورد استفاده در طراحی های مختلف از اولین مراحل ساخت اشیا به شمار می رود و در این مرحله بسیاری از فلزاتی که به نظر می آید باید گران قیمت باشند، بدون انجام تحلیل اقتصادی از میان گزینه های احتمالی حذف می گردند. در نگاه اولیه به درستی تیتانیوم در صدر لیست فلزات گران قیمت و دارای استفاده های خاص قرار دارد. اما این مسئله اشتباهی است که بسیاری از طراحان در همان مرحله اول طراحی مرتکب می شوند. آن ها در محاسبات مقدماتی، وزن فولاد مورد استفاده در طراحی خود را با وزن تیتانیوم مورد نیاز، بدون آن که به حجم آن توجه داشته باشند جایگزین می کنند و مسلم است که یک کیلوگرم تیتانیوم بسیار گران تر از یک کیلوگرم فولاد است. در حالیکه این مقدار تیتانیوم، چندین برابر همان مقدار فولاد کاربری دارد.
عده بسیار کمی از مردم به مقایسه وزن دو قطعه مشابه که یکی از فولاد و دیگری از تیتانیوم ساخته شده است توجه دارند. هنگامی که از لحاظ هندسی، این دو قطعه دارای حجم مشابه باشند، نسبت بهای قطعه تیتانیومی به بهای قطعه فولادی با آلیاژ درجه بالا به عدد ۵/۲ تا ۳ می رسد.
مواد تیتانیومی از قدرت تحمل بسیار بالایی برخوردارند و همچنین نقطه تسلیم آن ها در برابر نیروی کششی وارد شده بسیار بالا است. مقاومت بیشینه آلیاژ تیتانیوم ۳۳ که در آن از فلزات آلومینیوم، انادیوم و قلع استفاده شده، در برابر نیروی کششی، معادل یک هزار و ۲۰۰ نیوتون بر متر مربع است و این در حالیست که تیتانیوم خالص هم می تواند فشار ناشی از نیروی کششی را تا حد ۷۴۰ نیوتن بر متر مربع تحمل کند؛ با این وجود همچنان می توان این فلز را سخت تصور کرد. (با توجه به این که حد شکست در برابر کشیدگی آن حداقل ۸ درصد است)
در حال حاضر تعداد طراحانی که در زمینه ساخت اشیاء متحرک به استفاده از این فلز علاقه نشان داده اند رو به فزونی گذاشته است. یکی از کاربردهای جدید تیتانیوم، استفاده از آن در توربین های بخار است. تیتانیوم مهندسان را قادر می سازد تا طول پره های توربین را زیاد کرده و بدین ترتیب نسبت نیروی تولید شده را افزایش دهند.
از دیگر کاربردهای رو به افزایش تیتانیوم، استفاده از آن در موقعیت هایی است که نیاز به مقاومت بالا در برابر برش احساس شده و یا ترکیبی از دو نیروی برشی و کششی دیده می شود. در این حالت خاص از نوع ویژه ای از تیتانیوم استفاده می شود که بر روی آن پوششی از نیترید قرار دارد. این پوشش از حرارت دادن فلز در فضای نیتروژنی بدست می آید.
همینطور در صنایع خودرو سازی، کاربردهای جدید و جالبی برای تیتانیوم پیدا شده است. به عنوان مثال جایگزین کردن تیتانیوم با فولاد، در موتور مولد قطار، باعث کاهش ۶۰ درصدی وزن این وسیله شده است. از دیگر کاربردهای تیتانیوم در این صنعت، استفاده در میل لنگ، مفتول های اتصالی و سیستم اگزوز خودرو است. مهم ترین حوزه های رشد استفاده از تیتانیوم در حال حاضر صنایع هوا – فضا، نیروگاه ها و دستگاه های شیرین کننده آب هستند.
یکی دیگر از خواص مهم تیتانیوم، قابلیت قرارگیری آن به عنوان فلز واسط میان دو فلز دیگر است. به عنوان مثال از تیتانیوم در صفحات انتقال دهنده گرما در کارخانه های شیمیایی یا شیرین کننده آب استفاده می شود.

یکی از دلایل مقاومت بالای تیتانیوم در برابر خراشیدگی و عدم انفعال این عنصر در برابر دیگر مواد شیمیایی، پوسته ای است که بر روی فلز تشکیل می شود. هنگامی که تیتانیوم با اکسیژن تماس پیدا می کند، سطح آن به سرعت واکنش نشان داده و اکسیده می شود. در اثر این فعل و انفعال شیمیایی، پوسته ای بسیار مقاوم تشکیل می شود که جلوی هرگونه فعل و انفعال دیگری را می گیرد. اگر به این پوسته آسیبی برسد، در صورت حضور اکسیژن و یا حتی آب، تیتانیوم مجدداً اکسیده شده و در محل خراش، پوسته جدیدی تشکیل می شود. این مکانیزم بسیار به آلومینیوم شباهت دارد. با این تفاوت که پوسته تشکیل شده بر روی تیتانیوم، ضخیم تر و پایدار تر از پوسته آلومینیوم است. این لایه محافظ علاوه بر ایجاد مقاومت در برابر خراشیدگی، حد تحمل بیولوژیک فلز را افزایش می دهد. با این وجود بعضی از ترکیبات شیمیایی نظیر فلئورین می توانند این پوسته محافظ را تخریب کنند.

با توجه به کاربردهای فراوان تیتانیوم، این فلز در گروه فولادهای آلیاژی و یا آلیاژهای نیکل قرار می گیرد، اما به خاطر سختی و قدرت تحمل آن در برابر کشش و برش، نیروی بیشتری برای شکست این فلز نسبت به فلزات آهنی لازم است. یکی از دلایل این که هزینه تولید تیتانیوم بسیار بالا است، استفاده از فن آوری موجود جهت تولید محصولات با کیفیت بسیار بالاست که بتواند نیازهای صنایع حساسی مانند هوا – فضا را پاسخگو باشد. مقید بودن به تولید محصولات با کیفیت بسیار بالا، مسلماً موجب ایجاد هزینه های اضافی می گردد، اما اگر حوزه های جدیدی برای مصرف این فلز که نیاز به کیفیت بسیار بالا هم نداشته باشد، ایجاد گردد؛ این امکان وجود دارد که فن آوری های جایگزینی برای تولید ساخته شوند تا هزینه ها را کاهش دهند. صنایع ساختمانی و خودرو سازی، از جمله صنایعی هستند که اگر به صورت عمده وارد بازار مصرف شوند، به ساخت فن آوری ارزان قیمت تر کمک خواهند کرد.
تا زمانی که تیتانیوم به عنوان فلزی گران قیمت تلقی می شود، این چرخه ادامه دارد و آثار آن مثل تقاضای محدود و مصرف پایین باعث می شود تا تولیدکنندگان هیچ علاقه ای به توسعه فن آوری های ارزان تر و ساده تر نداشته باشند.
یکی از شرکت هایی که در زمینه تولید تیتانیوم فعال بوده و پیشرفت های مهمی هم داشته است، شرکت دویچه تیتان (Deutsche Titan) از زیر مجموعه های گروه تیسن کراپ (Thyssen Krupp) در آلمان است. این شرکت به همراه شرکت ایتالیایی تیتانیا، گروه تیتانیوم را تشکیل داده اند.

دویچه تیتان، تیتانیوم اسفنجی مورد نیاز خود را از کشورهای روسیه، قزاقستان، اوکراین، ژاپن و چین خریداری می کند و سالانه ظرفیت تولید ۴ هزار تن شمش را دارا می باشد. این شمش ها می توانند تا ۱۳ تن وزن داشته باشند. دویچه تیتان طیفی از محصولات نیمه تمام را با استفاده از تأسیسات خود شرکت، گروه تیسن کراپ و همینطور کوره های ذوب دیگر تولید می کند. محصولات این شرکت در غالب شمش، اسلب، ورق، کلاف، صفحه، لوله جوش کاری شده و مفتول عرضه می شوند.
 

mahdinikfahm

عضو جدید
باعرض سلام خدمت دوستان این تاپیک مخصوص خوردگی فلزات هست از دوستان دعوت میشه برای غنی تر کردن این تاپیک کمک رسانند.
درضمن در این ضمینه هرکسی مشکلی داشت در خدمتش هستیم

سلام وخسته نباشید ضمن تشکر از ایجاد تاپیک در مورد خوردگی بنده هر کمکی از دستم بر بیاد در خدمتم دانشجوی ارشد خوردگی ام
 

mitsomak

عضو جدید
خوردگی میکروبی و نقش میکرو ارگانیسمها

خوردگی میکروبی و نقش میکرو ارگانیسمها

خوردگی زیستی، خوردگی میكروبی، یا خوردگی تاثیرپذیر از عوامل میكروبیولوژیك می تواند به عنوان فرآیندی الكتروشیمیایی تعریف شود كه در آن میكروارگانیسم ها قادر به شروع، تسهیل یا تشویقواكنش خوردگی بدون تغییر در طبیعت الكتروشیمیایی آن هستند و البته میكروارگانیسم های متصل به سطوح (كه معمولاً بیوفیلم نامیده می شوند) نقش اساسی داشته و شاید شرط لازم برای انجام واكنش ها باشند.
برای توجیه خوردگی توسط میكروارگانیسم ها تئوری های متعددی ارائه شده اند. تعدادی از این تئوری ها پس از سال ها هنوز نیز مورد توجه محققان هستند و تعداد دیگر رد شده اند. آنچه مورد توافق همگی محققان خوردگی بیولوژیك است این است كه هیچ كدام از تئوری های ارائه شده نمی تواند فرآیند MIC رابه طور دقیق توجیه كند. علم بیوتكنولوژی می تواند نقش موثری در كاهش میزان خوردگی بیولوژیك ایفا كند كه یكی از مهمترین آنها شناسایی سریع و دقیق باكتری های خورنده توسط روش هایی مانند واكنش زنجیره ای پلیمر از (PCR) است .
خسارت خوردگی برآورد شده در كشورهای پیشرفته صنعتی حدود ۴-۲ درصد تولید ناخالص ملی (GNP)آنها است ولی برای كشورهایی نظیر ایران كه معمولاً از روش های پیشگیرانه خوردگی استفاده نمی كند در بسیاری از موارد خسارت ها و هزینه های ناشی از خوردگی در قالب خرج های تعمیراتی نهفته است و میزان خسارات خوردگی می تواند تا پنج درصد تولید ناخالص ملی افزایش یابد كه بر این اساس خسارت مستقیم خوردگی ایران در سال ۱۳۷۹ معادل ۲۷۵۰۰ میلیارد ریال بوده است. این در حالی است كه با به كارگیری روش های كنترل خوردگی می توان تا میزان ۲۰ درصد از خسارات خوردگی (كه در ایران مبلغی بیش از كل بودجه تحقیقاتی می شود) كاست. لذا تلاش گسترده ای در تمام جوامع صنعتی جهت كاهش این خسارات در جریان است.
بیش از یك قرن است كه نقش میكروارگانیسم ها در خوردگی فلزات مورد توجه محققین قرار گرفته است اما به رغم این زمان طولانی هنوز نیز نقش آنها به درستی شناخته نشده است. خوردگی میكروبیولوژیك در صنایع نفت از اولین مواردی است كه توجه محققان را به خود جلب كرده است و تا مدت ها تنها مورد عملی تحقیق روی MIC یا خوردگی تحت اثر میكروارگانیسم ها محسوب می شده است. تمركز محققان روی سایر محیط ها خصوصاً محیط های دریایی سبب شناسایی بهتر MIC شد.
محققان اعلام كرده اند كه حدود ۴۰ درصد از خسارات خوردگی ناشی از خوردگی میكروبیولوژیك است. بنابراین می توان این جنبه از خوردگی را مخرب ترین نوع خوردگی دانست. این مسئله علت های مختلفی دارد كه مهمترین آنها عبارتند از:
- وجود میكروارگانیسم ها درتمام محیط ها
- عدم شناخت دقیق اثر میكروارگانیسم ها
- حساسیت اكثر آلیاژها و فلزات صنعتی
میكروارگانیسم ها قادرند به طور فعال محیط اطراف سطح فلز را تغییر داده تا فرآیند خوردگی را تسهیل كنند. شركت میكرو ب ها در خوردگی به ندرت از طریق یك مكانیسم تنها و یا تنها توسط یك گونه از میكروارگانیسم ها انجام می شود. كلنی سازی سطح فلزات توسط طیف وسیعی از ارگانیسم های هوازی معمولاً خوردگی را توسط تشكیل سلول های اختلاف دمشی و غلظتی تشویق می كند. برای توجیه خوردگی در شرایط بی هوازی و خوردگی تحت تاثیر باكتری های احیا كننده سولفات تئوری های متعددی ارائه شده است. از جمله مهمترین این تئوری ها، تئوری دپلاریزاسیون كاتدی (تئوری كلاسیك) است. تئوری دیگر تولید سولفید آهن و تشكیل زوج گالوانیكی با آهن است. برای مكانیسم خوردگی توسط گوگرد عنصری هم چند مدل پیشنهاد شده است. تئوری جدیدتر، مكانیسم تشكیل یك تركیب فسفری فرار و فعال و بسیار خورنده است كه با آهن واكنش داده و فسفیدهای آهن (مثلاً Fe2p) به عنوان محصولات خوردگی تولید می شوند.
خوردگی یك پدیده الكتروشیمیایی است كه در آن تحت شرایط غوطه ور بودن فلز، فلز اكسیده شده و به درون محلول منتقل می شود. «واكنش آندی» واكنش «كاتدی» متعادل كننده آن احیای همزمان برخی تركیبات در محیط خورنده است. یون های فلزی در محلول ممكن است متعاقباً به صورت محصولات نامحلول رسوب یابند. این محصولات ممكن است شل یا توده ای باشند و یا ممكن است به طور محكم به سطح فلز متصل شوند و این امر ممكن است برای فلز خواص محافظت كننده نسبت به خوردگی داشته باشد و یا نداشته باشد.
همان طور كه ذكر شد تشكیل بیوفیلم شرط اصلی وقوع خوردگی میكروبی است. تجمع موجودات زنده میكروسكوپی در محیط های آبی و رشد و تكثیر آنها بر روی سطوح باعث تشكیل یك لایه بیولوژیكی چسبنده می شود كه بیوفیلم نامیده می شود. ضخامت بیوفیلم بسته به نوع موجودات زنده در شرایط محیطی متغیر است. اثرات زیانبار ناشی از تشكیل بیوفیلم عبارتند از:
-۱-كاهش ضریب انتقال حرارت در مبدل های حرارتی و كندانسورها
-۲- گرفتگی خلل و فرج مخازن نفتی در مراحل ازدیاد برداشت
-۳- چسبیدن میكروارگانیسم ها بر روی بدنه كشتی به ضخامت ۱۰ میكرون باعث افزایش مصرف سوخت شناور از ۳/۰ درصد تا یك درصد می گردد. ضخامت های زیاد گاهی تا ۵۰ درصد مقدار مصرف سوخت را افزایش می دهند.
-۴- تشكیل بیوفیلم با ضخامت ۱۰۰۰ میكرون در لوله هایی به قطر ۵/۱۲ میلی متر سبب كاهش سرعت جریان به میزان ۵۰ درصد می گردد.
-۵- مقاومت به بیوسیدها (زیست كش ها(
-۶- ایجاد خوردگی
۷- -تجزیه و تخریب پوشش های آلی از جمله رنگ ها و پوشش های اپوكسی

برخی از روش های عملی میكروارگانیسم ها در آغازكردن یا تشویق خوردگی

-۱ -تولید متابولیت های اسیدی (مثلاً اسید سولفوریك تولید شده توسط باكتری های اكسیدكننده سولفور یا افزایش موضعی در غلظت پروتون مشتق شده از متابولیت های آلی اسیدی قارچ ها (
-۲- تولید متابولیت هایی كه قادرند ویژگی های محافظتی لایه غیرآلی را كاهش داده یا بی اثر كنند. (اثر سولفیدهای بیوژنیك روی فیلم محافظ اكسید مس روی سطح آلیاژهای مس _ نیكلی(
-۳- افزایش پتانسیل redox توسط فعالیت های متابولیكی كه شرایط مطلوب خوردگی را القا می كند. (مثلاً اثر آلودگی قارچی در سیستم های سوختی/ آبی)
۴ --تغییر شیب اكسیژن جهت ایجاد اختلاف دمشی (Differential aeration) _ مثلاً اثر بیوفیلم های هوازی باكتری ها روی خوردگی فولاد زنگ نزن در آب دریا
-۵- حمله انتخابی باكتری ها در نواحی جوشكاری شده فلزات (حمله ترجیحی به austenite توسط گالیونلا اكسیدكننده آهن روی جوش های مركب ferrite- austenite)
۶- -تسهیل شروع حفره دار شدن (Pitting) توسط اثرات اتصال میكروبی (مثلاً شروع حفره دار شدن در نقاط اتصال میسلیوم قارچیresinae.H روی آلیاژهای آلومینیوم)
-۷- مصرف میكروبی بازدارنده های خوردگی (مثلاً مصرف نیترات- بازدارنده خوردگی آلومینیوم _ توسط قارچ resinae.H در سیستم های آب/ سوخت)
-۸ -تخریب میكروبی پوشش های محافظ (رنگ ها _ اپوكسی _ پوشش های قیری) _ مصرف قارچی پوشش های محافظ در تانك های ذخیره سوخت
-۹ -انحلال فیلم های محافظ روی سطح فلزات (مثلاً احیای محصولات خوردگی غیرآلی+Fe3 غیرمحلول به تركیبات+ Fe2محلول توسط یك ویبریو دریایی
-۱۰- تولید متابولیت هایی كه انرژی سطحی (Surface Energy) سطح متقابل لایه محافظ/ الكترولیت را كاهش می دهد. (تولید تركیبات سورفاكتانت كه شكستن و جدا شدن لایه های محافظ را تسهیل می كند(
نقش بیوتكنولوژی

علم بیوتكنولوژی از طریق راه های گوناگون می تواند در كاهش پدیده خوردگی بیولوژیك نقش ایفا كند كه برخی از روش های تجربه شده در ذیل ذكر می شوند.
- استفاده از پروب های دائمی تشخیص دهنده بین خوردگی عمومی و خوردگی موضعی كه یكی از نشانه های خوردگی بیولوژیك است.
- استفاده از سیستم های جدید آنالیزكننده نویز الكترو شیمیایی.
- استفاده از پوشش هایی از تركیبات چهارتایی آمونیوم درون خطوط لوله كه موجب عدم اتصال باكتری ها به سطح می شود.
فرموله كردن بیوسید (زیست كش)های موثرتری كه خاصیت سمی كمتر داشته و برای محیط زیست نیز خطرات كمتری داشته باشند.
- ساخت بیوسنسورهای شناساگر پدیده خوردگی
ساخت كیت های PCR شناساگر ارگانیسم های خورنده كه باعث تشخیص دقیق و سریع این ارگانیسم ها می شود. باكتری های احیاكننده سولفات علاوه بر ایفای نقش در خوردگی، به خاطر تولید سولفید هیدروژن در میادین نفتی باعث كاهش كیفیت نفت خام شده و دارای قابلیت تشكیل سولفیدهای نامحلول فلزی است كه نفوذ پذیری مخازن نفتی را نیز تحت تاثیر قرار می دهد. در ضمن بسیاری از كشورهای پیشرفته از جمله ژاپن، ایالات متحده و اتحادیه اروپا مقادیر زیادی از نفت خام را به عنوان ذخیره امنیتی طی دوره زمانی طولانی مدت نگهداری می كنند و از این رو برای آنها گسترش روش های مستقیم و سریع شناسایی باكتری های SRB در نفت خام برای كنترل كیفیت مخازن نفت آنها اهمیتدارد.
.
 

mitsomak

عضو جدید
تعریف سورفکتانت

تعریف سورفکتانت

واژه سورفکتانت بر گرفته از کلمات لاتین ماده فعال سطحی انتخاب شده است

ماده فعال درسطح

Surface active agent =Surfactant

سورفکتانت ها موادی هستند که میتوانند انرژی سطحی را بین سطوح به میزان زیادی تغییر دهندخاصیت یک سورفکتانت ناشی از دو شخصیتی بودن ساختمان ملکولی آن است به این معنی که همزمان دارای گروههای آبدوست و آبگریز میباشند

بسیاری از ترکیبات شیمیایی کف و سطوح مرطوب ایجاد میکنند ولی جزء مواد فعال سطحی دسته بندی نمیشوند(مانند متیل الکل در محلول آبی) . خصلت اصلی یک شوینده این است که تجمع آن در سطح مایع بیشتر از درون مایع است.این پدیده جذب نام دارد و در سطوح ما بین مایع-جامد، مایع- مایع و هوا مایع ایجاد می شود.




 

Similar threads

بالا