فولاد 2550 سردکار آلیاژ شده با تنگستن از انواع فولادهای سردکار مقاوم به شوک است که در عین حال تافنس (سفتی) بالایی دارد. و قابلیت سخت سازی را نیز دارا می باشد. ضمناً مقاومت به ضربۀ مطلوبی را نیز ارائه می دهد.cold work tool steels

از سایر خواص و نقاط قوت فولاد 1.2550 می توان به ثبات ابعادی آن اشاره نمود. این خصوصیات شباهت زیادی به خواص فولاد 2542 (AISI S1) دارد.

با تمام این محاسن می توان مقاومت به سایش خوب را هم اضافه نمود. به دلیل برخورداری از همین ویژگی های خوب است که خرید فولاد 1.2550 همیشه مورد توجه بوده است.

خصوصیات فیزیکی فولاد 1.2550 (مقدار متوسط در دمای اتاق)

• مدول الاستیسیته : [103 x N/mm2 ]:190 – 210

• چگالی : [g/cm3 ] 7.93
• رسانایی گرمایی : [W/m.K] 25.0
• مقاومت الکتریکی : [Ohm mm2 /m]: 0.30
• ظرفیت گرمایی ویژه : [J/g.K]: 0.46

آنیل کاری نرم فولاد ابزار 1.2550

تا دمای 710- 750 درجه سانتی گراد حرارت می دهیم. به آهستگی در کوره خنک می کنیم. این پروسه ماکزیمم میزان سختی به میزان 225 برینل را ایجاد می کند.

تنش زدایی فولاد سردکار 2550

تنش زدایی به منظور حذف تنش های ناشی از ماشین کاری، بایستی در دمای 650 درجه سانتی گراد انجام گردد. به مدت یک ساعت در دمای مذکور حفظ می شود و سپس در هوا خنک می گردد. این عملیات به منظور کاهش اعوجاج حاصل از عملیات حرارتی انجام می شود.

سخت سازی فولاد 1.2550

سخت سازی در دمای 860 – 900 درجه سانتی گراد انجام می گیرد. و سپس در روغن و یا حمام گرم تا دمایی حدود 180 -220 درجه سانتی گراد خنک می گردد. سختی پس از این فرآیند به میزان 60 راکول سی می رسد.

آهنگری (فورجینگ): فولاد 1.2550

دمای آهنگری داغ در محدودۀ 1050-900 درجه سانتی گراد است.

مقاومت به خوردگی:

یکی از اصلی ترین مشخصات فولاد 1.2550 مقاومت آن نسبت به خوردگی است. با اینکه مقاومت به خوردگی این آلیاژ از آلیاژهای ساده کربنی بهتر است. اما به هر حال در صورت عدم حفاظت دچار خوردگی و تخریب خواهد شد.

قابلیت ماشین کاری

در شرایط آنیل شده این فولاد قابلیت ماشین کاری را به مقدار متوسط داراست.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.

رتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

بررسی هم بستگی بین نتایج آزمون کاهش وزن و آزمایش DLEPR در اندازه گیری حساسیت به خوردگی بین دانه ای فولاد زنگ نزن 316

بررسی همبستگی

در این تحقیق درجه حساسیت به خوردگی بین دانه ای به وسیله دو حلقه در فولاد 316 با درجه های متفاوت حساس شدن. در سرعت های اسکن و غلظت های متفاوت، با استفاده از روش دو حلقه ای پتانسیو کینتیک راکتیواسیون الکتروشیمیایی (EPR) تعیین شد. همچنین آزمایش های کاهش وزن (Practice B&C) نیز بر روی ساختارهای مختلف فولاد حساس می شود 316 انجام میپذیرد.

و نتایج حاصل از این آزمایش با نتایج به مورد حاصل از آزمایش دو حلقه ای رابط دارد. با توجه به نتایج حاصله از دو آزمایش فوق و مشاهده ضریب هم بستگی بین این دو آزمایش. بهترین هم خوانی و هم بستگی در بین نتایج در حالت و 0/005 M KSVN 1m H2SO 8. و سرعت اسکن 3v/hr و دمای 30 درجه سانتی گراد نمایان است. و با توجه به این حالت نسبت به Ir:Ia برای هر ساختارحاصله و محدوده Ir:Ia برای ساختارهای مختلف حساس میشود و حاصل می شود.

بررسی همبستگی

بزرگترین عیب فولادهای ضد زنگ آستنیتی، خوردگی بین دانه ای در اثر حساس شدن و ایجاد رسوبات کاربیدی در اطراف مرز دانه ها است. این اتفاق در اثر عملیات حرارتی در حین انجماد قطعات شکل دهی میشود. و یا در اثر جوشکاری این نوع فولادهای ضد زنگ رخ می دهد. این در صورتی است که این فولادها در محدوده هایی بین 800-500 درجه سانتی گراد قرار می گیرد. از آنجا که خوردگی بین دانه ای یکی از جدی ترین مشکلات به کارگیری فولادهای ضد زنگ می باشد.

دستورالعمل های متعددی جهت اندازه گیری استعداد این فولادها به این نوع نرخ خوردگی وجود دارد. این دستورالعمل ها، به صورت آزمایش های استاندارد تحت عنوان A262 ASTM رسمیت یافتند. و به طور وسیعی جهت بررسی فولادهای ضد زنگ به کار می روند. یکی از محدودیت های این آزمایش ها استفاده از محیط های خاص به جای محیط های واقعی می باشد. یا اینکه ممکن است این فلزات در برابر خوردگی های توأم با تنش، حفره ای و یکنواخت مصون نباشند. اما در بسیاری از مواد ارتباطی منطقی خوبی بین پاسخ آزمایش ها و کارایی فولاد در عمل وجود دارد.

بمنظور داشتن یک روش آزمایش غیر مخرب و کمی و همچنین سریع، تحقیقات زیادی انجام شد که منجر به آزمایش EPR گردید. تاریخچه و مرور آزمایش EPR توسط کیهال (Cihal) و استیفک (Srefec) ارائه شد. بررسی حساسیت فولادهای ضد زنگ به وسیله پلاریزاسیون پتانسیوسینتیک برای اچ کردن مرز دانه ها توسط کیهال و پرازاک (Prazak) درسال 1995 شروع شد. سی سال قبل یک نیاز به اندازه گیری کمی حساس شدن در جوش های لوله راکتور هسته ای احساس شد. کلراک (Clarke) ابتدا روش تک حلقه ای در آزمایش EPR را کشف کرد. که به صورت کمی حساس شدن را اندازه گیری می کند.

بررسی همبستگی

این تکنیک برای نمایش حساش شدگی فولادهای ضد زنگ به خصوص نوع 304. توسط مجیدی (Majidi) و استرایکر (Streicher9 در سال 1989 مورد بررسی صورت پذیرفت. تکنیک های الکتروشیمیایی EPR کمی و غیر مخرب و سریع هستند. و توسط ASTM برای تعیین مقدار حساسیت فولاد فولاد 304 و 304L استاندارد گردید. همچنین این آزمایش می تواند مقدار حساسیت فولادهای ضد زنگ دیگر را نیز مشخص کند.

در روش دوو حلقه ای ابتدا نمونه به صورت آندی در طول منطقه فعال پلاریزه می شود. و سپس راکتیواسیون در جهت مخالف اتفاق می افتد. وقتی نمونه با یک سرعت مشخص اسکن به صورت آندی از پتانسیل خورگی تا یک پتانسیل در ناحیه پسیو پلاریزه می شود. این پلاریزاسیون باعث تشکیل لایه پسیو روی تمام سطح نمونه می شود. زمانی که روبش پتانسیل در جهت مخالف انجام شود. و پتانسیل با همان سرعت اسکن تا پتانسیل خوردگی کاهش یابد. باعث شکستگی فیلم پسیو روی مناطق تخلیه میشود و از کروم می باشد.

همانطور که در شکل (1) مشاهده می شود. دو حلقه تشکیل میشود یکی حلقه آندی و دیگر حلقه راکتیواسیون، ارزیابی این روش نشان می دهد. که Ia ماکزیمم جریان فعال شدن یا اکتیواسیون است و Ir ماکزیمم جریان راکتیواسیون که به درجه حساس شدن نمونه بستگی دارد. Ir برای نمونه هایی که حساس نشده اند، کوچک است. در حالی که برای نمونه های حساس می گردد، و افزایش می یابد. نسبت ماکزیمم جریان تولیدی در آزمون دو حلقه ای Ir:Ia به جای مساحت زیر حلقه برگشتی در روش تک حلقه ای استفاده می شود.

هدف از این تحقیق بررسی حساسیت به خوردگی بین دانه ای فولاد زنگ نزن 316. با دو روش الکتروشیمیایی و کاهش وزن اسیدی و تعیین هم بستگی بین نتایج حاصل می شود و از این دو روش می باشد.

بررسی همبستگی

مواد و روش تحقیق

آماده سازی نمونه ها

در ابتدا نمونه هایی از فولاد زنگ نزن 316 مطابق جدول (1) انتخاب شدند. و پس از عملیات حرارتی همگن شدن (جدول2)، عملیات حرارتی حساس شدن در محدوده دمایی 500 تا 800 درجه سانتی گراد. همچنین زمان های 30 تا 120 دقیقه روی آنها انجام شده است. و فولاد ها با بیشترین درجه حساسیت توسط بررسی ریز ساختارها و آزمون DLEPR مشخص شدند. نمونه ها به صورت میله هایی به قطر 8 میلی متر و اندازه یک سانتی متر تهیه شده اند.

آزمایش اسید اگزالیک

آزمایش اچ با اسید اگزالیک (ASTM A262, Partice A) سریع و غیر مخرب است اما مقدار کمی حساسیت به خوردگی را مشخص نمی کند. به وسیله یک اچ کردن سریع می توان تنها قابل قبول بودن مواد را تأیید کرد. و نمی توانبا استفاده از این آزمایش آنها را رد کرد (در صورتی که در آنها کاربید مشاهده شود). در این آزمایش نمونه به عنوان آند در محلول الکترولیت اسید اگزالیک 10% و در دانسیته جریان 1mA/m2 در دمای مشخص قرار می گیرد.

آزمایش DLEPR

برای مشخص کردن درجه حساسیت به خوردگی بین دانه ای، پتانسیل به دقت توسط پتانسیواستات کنترل شد. و جریان در طول اسکن بر عکس و اسکن آندی اندازه گیری شد. در حالت کلی، ابتدا نمونه به مدت 5 دقیقه در شرایط پتانسیل باز (Open Circuit) قرار می گیرد. تا E COTT یا پتانسیل خوردگی به دست می آید. سپس اسکن آندی از پتانسیل خوردگی تا SCE VS +/-37 با سرعت اسکن 6000mv/h ادامه می یابد. و سپس اسکن کاتدی شروع می شود. تا پتانسیل خوردگی ادامه می یابد.

بررسی همبستگی

منحنی های حاصله مورد آنالیز قرار گرفتند. تا جریان اکتیواسیون و راکتیواسیون بدست آید. در تمام آزمایشات از محلول تازه استفاده گردید. و هم چنین دمای محلول آزمایش به وسیله ترموستات در طول آزمایش کنترل گردید تا در تمام مدت آزمایش دما ثابت باشد. نمونه هایی که در مورد آنها آزمایش تکرار شد. مجدداً با سمباده های 800 و 1200 و سپس با پولیش آلومینا تا 0/3μm تمام کاری شدند. نمونه هایی از فولادهای 316 انتخاب شدند که متغیرهای آزمایش مطابق جدول (3) می باشد.

آزمایش های اسیدی کاهش وزن

در آزمایش فریک سولفات-اسید سولفوریک (ASTM 262 Practice B) محلول آزمایش زیر هود مهیا میشود. 236 میلی لیتر از اسید سولفوریک به 400 میلی لیتر آب دیونیزه گردید. و به منظور جلوگیری از جوش آن در اثر افزایش تدریجی حرارت و حفظ غلظت محلول، افزون میشود. سپس، 25 گرم Fe2 (So4 )3 به محلول اسید سولفوریک اضافه می شود. قبل از اینکه سولفات فریک به طور کامل در اسید حل شود نباید نمونه ها همراه با غلاف در محلول غوطه ور شوند. در طول دوره جوشش 120 ساعته، رنگ محلول باید کنترل شود. و وقتی به رنگ سبز تیره تغییر کرد، ممانعت کننده سولفات فریک باید اضافه شود.

در آزمایش اسید نیتریک (ASTM a262 Practice C)، اسید نیتریک 65% تازه حرارت می دهند. تا به جوش آید و نمونه در این شرایط برای یک دوره 48 ساعته قرار می گیرند. از آنجایی که در میان نمونه هایی که حساس هستند، رشد Cr+6 در محلول سرعت خوردگی را تسریع می کند. بنابراین بیشتر از یک دوره 48 ساعته انجام نشد. برای آزمایش های اسیدی هفت عدد فولاد زنگ نزن 316 با درجات مختلف حساس شدن. با ترازوی با دقت 0/00001 قبل و بعد از آزمایش، وزن آنها اندازه گیری شد. در نهایت سرعت خوردگی بر حسب کاهش وزن بر حسب اینچ در ماه (i pm) محاسبه و گزارش شد.

نتایج بحت

نتایج آزمایش اسید اگزالیک و DLEPR

با توجه به نتایج ریزساختار فولادهای 316 که حساس هستند در شکل (2)، سه فولاد با ساختارهای مختلف انتخاب شد. که شامل ساختارهای Step (فولادی که حساس است در دمای 500 درجه سانتی گراد و زمان 30 دقیقه)، Dual (فولادی که حساس است. در دمای 600 درجه سانتی گراد و زمان 120 دقیقه) و Ditch (فولاد که حساس است. در دمای 800 درجه سانتی گراد و زمان 120 دقیقه) می باشد.

بررسی همبستگی

بررسی انجام آزمایش DLEPR بمنظور اندازه گیری درجه حساسیت به خوردگی بین دانه ای، دمای آزمایش در 1±3 درجه سانتی گراد ثابت نگه داشته شد. و پارامترهای H2SO4 , KSCN و سرعت اسکن متغیر می باشند. نتایج آزمایش DLEPR برای ساختار Step نشان می دهد. که در هر کدام از ترکیب پارامترهای آزمایش، رفتار راکتیواسیون نامحسوسی حاصل می شود.. اما تمام نمونه هایی که حساس هستند. در درجه های مختلف، یک رفتار قابل تشخیص را نشان می دهند. که در شکل (3) به وضوح نمودارهای پلاریزاسیون مشاهده می شود.

بطور کلی آنچه که در این جداول مشاهده است، این است. که برای تمام نمونه ها، ترکیب KSCN برای افزایش پتانسیل پسیو شدن صرف نظر از سرعت اسکن، موثرتر از H2SO4 می باشد. به علاوه، در شرایط آزمایش یکسان، تمام نمونه ها رفتار اکتیواسیون مشابه دارند. و جریان راکتیواسیون رفتار پیچیده ای از خود نشان می دهد. که به غلظت H2SO4 , KSCN و سرعت اسکن وابسته است.

در سرعت اسکن کم، نمودار راکتیواسیون مقداری پهن تر می شوند. که این بخاطر مقداری افزایش در خوردگی یکنواخت به جای خوردگی بین دانه ای می باشد. زیرا مقدار زیادی شار الکتریکی انتقال می یابد. بدون اینکه در جریان راکتیواسیون، تغییری ایجاد شود.

مقدار کم Lr در سرعت اسکن بالا، به احتمال زیاد به خاطر نداشتن زمان کافی. برای شکستن فیلم پسیو به صورت مؤثر، در طول اسکن برگشتی می باشد. بنابراین Ia، تقریباً تغییرات آنچنانی ندارد و تغییرات سرعت اسکن روی Lr بصورت قابل توجه تأثیر می گذارد.

بررسی همبستگی

در شکل (3)، نمودارهای پلاریزاسیون نمونه ها Ditch و Dual داده شده است. با توجه به آن فولاد 316 با ساختار Dual علی رغم اینکه. مرزدانه های آن نسبت به خوردگی بین دانه ای مقاوم تر از ساختار Ditch است. بیشتر در معرض خوردگی قرار می گیرد. همچنین نمایان است که در غلظت های بالای Lr , KSCN افت پیدا می کند. همچنین این همراه با تغییر در شکل منحنی راکتیواسیون می باشد.

شکل (4) منحنی های راکتیواسیون را برای نمونه های با ساختار Ditch و Dual در غلظت های متفاوت KSCN نشان می دهد. با توجه به شکل با افزایش غلظت Lr , KSCN کم می شود. اما شکل منحنی هم به سمت پتانسیل بالاتر خم می شود. این مشاهده برای ساختار Ditch، برجسته تر است. دلیل این اثر را می توان به وسیله مشاهدات روی یک اثر مشابه. که در آلیاژ اینکونل 600 به وجود می آید، تا اندازه ای توضیح داد.

در این تحقیق، نمودارهای راکتیواسیون دو پیک متمایز به چند منحنی راکتیواسیون پیچ خورده اند. که نویسنده این تحقیق به وسیله مقایسه ساختار آلیاژها به این نتیجه رسیده است. که انواع دیگری از خوردگی در این آلیاژ اتفاق افتاده است. نمودارهای پیچ خورده در پتانسیل های بالا نشان بر وجود خوردگی حفره ای (Pitting) در این آلیاژ دارد.

در اینجا نیز خم شدن نمودار اکتیواسیون به خاطر ترکیب شدن دو خوردگی در یک زمان می باشد. ریزساختار فولاد 316 با ساختار Ditch بعد از آزمایش DLEPR در غلظت بالای KSCN دوباره بررسی شده است. و نتیجه آن در شکل (5) قابل مشاهده است.

با توجه به شکل به طور قطع یک اتفاق دیگری غیر از خوردگی بین دانه ای روی سطح فلز اتفاق می افتد. البته به طور قطع نمی توان این اتفاق را خوردگی حفره ای تلقی نمود. اما با توجه به اتفاق مشابه در تحقیق روی آلیاژ اینکونل. و همچنین مشاهده حفره هایی روی سطح فولاد می توان نتیجه گرفت که خوردگی حفره ای نیز اتفاق افتاده است.

نتایج آزمایش کاهش وزن

نتایج برای روش های اسید نیتریک و سولفات فریک-اسید سولفوریک در جدول (4) و شکل (6) می دهند. هر دو آزمایش اسیدی نتایج مشابهی دارند. سرعت خوردگی با تغییر ساختار Step و Dual و Ditch افزایش می یابد. و با تغییر از یک ساختار به ساختار دیگر، سرعت خوردگی محسوس تر می شود. پیش بینی میشود زمانی که ساختار Ditch کاملاً تشکیل شد. بعد از آن دیگر سرعت خوردگی خیلی زیاد نمی شود. زیرا افزایش زمان باعث نفوذ دوباره کروم به مناطق خالی از کروم شود. و آن مناطق دوباره غنی از کروم شود.

این قسمت از تحقیق هدف تعیین درجه حساسیت به خوردگی بین دانه ای برای فولاد AISI 316 با استفاده از روش DLEPR می باشد. بنابراین نتایج آزمایش DLEPR باید مقداری توسط آزمایش کاهش وزن اسید پیش بین شود. برای این که مشخص شود. چه ترکیبی از پارامترهای DLEPR بهترین حالت را به وجود می آورد. باید نتایج این آزمون با نتایج آزمون کاهش وزن اسیدی ربط داده شوند (Correlation) که نتایج آن در جدول (5) نمایان است.

بررسی همبستگی

در این جدول ارتباط معنی دار هنگامی حاصل می شود. که مقدار PValue کمتر از 0.05 باشد. که در این حالت ارتباط قوی برقرار است. بعد از انجام دادن آزمون ضریب همبستگی برای نتایج آزمون های کاهش وزن و DLEPR. در آزمایش های با کد 7، 9، 10، 12 ، 15 ، 19 هم بستگی خوبی نمایان گردید (جدول5). آزمایش شماره 15 با سرعت اسکن 1v/hr انجام گردید. همانطور که قبلاً بیان شد، سرعت های اسکن خیلی بالا یا خیلی پایین نتایج قابل قبولی را به همراه نخواهد داشت.

بنابراین عاقلانه این است که از این آزمایش با سرعت اسکن خیلی کم چشم پوشی نمود. همچنین آزمایش های 9، 10 و 19، محلول آزمایش شامل KSCN / 2m می باشد. که در این شرایط در طول اسکن برگشتی، نه تنها خوردگی بین دانه ای اتفاق می افتد. بلکه خوردگی حفره ای نیز رخ می دهد و این حالت برای فولادها با ساختار Ditch نیز بیشتر اتفاق می افتد. آزمایش 7، نیز تنها هم بستگی خوبی با آزمایش کاهش وزن C دارد.

بررسی همبستگی

H2SO4، به نظر می رسد دقت نیز کم باشد. تنها آزمایشی که باقی می ماند آزمایش با کد 12 است. که فرضیه منفی برای شرایط انجام این آزمایش وجود ندارد و همبستگی بسیار خوبی با آزمایش کاهش وزن اسیدی برقرار کرده است. این آزمایش در شرایط 0.005M KSCN و 1M H2SO4 و سرعت اسکن 3v/hr گردید. و بهترین نتیجه آزمون DLEPR برای بدست آوردن خوردگی بین دانه ای را شامل می شود.

با توجه به نتایج آزمایش کد 12 برای هر سه نمونه با ساختارهای مختلف، می توان نتیجه گرفت. که نسبت Ir/Ia (درجه حساسیت) برای نمونه با ساختار Step برابر 0.046. برای ساختار Dual برابر 0.22 و برای ساختار Ditch برابر 2.30 می باشد. نمایان می شود که با تغییر ساختار Step به Dual تقریباً درجه حساسیت 5 برابر میشود. و با تغییر ساختار از Dual به Ditch، ده برابر حساس تر شده است. پس می توان نتیجه گرفت که با تغییر ساختارها از Step به Dual و از Dual به Ditch. خوردگی بین دانه ای بسیار شدیدتر خواهد بود.

بررسی همبستگی

نتیجه گیری

آزمایش DLEPR نتایج کمی برای نمونه های فولاد ارائه می کند. به منظور تخمین بهتر حساسیت به خوردگی بین دانه ای فولاد ضد زنگ 316. نتایج حاصل از این آزمایش با نتایج حاصل از آزمایش کاهش وزن اسیدی مورد ارزیابی قرار گرفت. و بهترین همخوانی در حالت 0.005M KSCN + 1M H2SO4 و سرعت اسکن 3v/hr و دمای 30 درجه سانتی گراد نمایان شد. در نهایت محدوده Ir/Ia برای ساختار step , dual, ditch از فولاد 316 به ترتیب 0.22 , 0.046-0.22 ,0-0.046 به بالا گزارش گردید.

بررسی همبستگی

دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرضا-دانشگاه آزاد اسلامی وحد نجف آباد-دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات بروجرد

مجتبی سلطانپور، محمود پاکشیر، فاطمه صفاری، مهدی تنه کار

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

خوردگی از مهمترین مشکلاتی است که صنایع نفت، گاز و پتروشیمی با آن روبرو هستند. که مقابله با آن هزینه زیادی را به خود اختصاص می دهد. خوردگی می تواند بر روی عمر تجهیزات، بهره برداری از آنها، بازگشت سرمایه، کیفیت محصولات تولیدی و… مؤثر باشد.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

خوردگی محدود به فلزات نبوده بلکه شامل مواد غیر فلزی مانند پلیمرها، مواد نسوز، مواد مرکب و مواد دیگر نیز می شود. از نظر ترمودینامیکی خوردگی یک فرآیند خود به خودی است که در جهت کاهش انرژی آزاد حرکت می کند. بطور کلی مهندسی خوردگی کاربرد دانش و فن یا هنر جلوگیری یا کنترل خسارت ناشی از خوردگی به روش اقتصادی و مطمئن می باشد.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

برای اینکه مهندس خوردگی به خوبی از عهده وظایف خود برآید بایستی با اصول خوردگی و عملیات مبارزه با آن. خواص شیمیایی، متالوژیکی، فیزیکی و مکانیکی مواد، آزمایشات خوردگی، ماهیت محیط های خورنده، قیمت مواد اولیه و… آشنا باشد. همچنین در حال مسائل خوردگی بایستی روشی را انتخاب نماید که بیشترین بهره را در بر داشته باشد. در این مجموعه سعی بر آن است. تا ضمن معرفی انواع خوردگی های رایج در صنایع و روشهای شناسایی و مکانیزم ایجاد آنها. نسبت به ارائه روشهایی جهت جلوگیری از ایجاد این خوردگی ها راهکارهای مناسب ارائه شود. همچنین در ادامه مطالب به خوردگی در رده های بالا همچنین شناسایی محیط های خورنده بیان می گردد.

خوردگی در صنایع نفت و گاز / مقدمه آموزش فنی و تخصصی: اهداف اصلی هر سازمان را می توان در دو عنوان بیان کرد. جلب رضایت ارباب رجوع یا به عبارت دیگر مشتری مداری و سود آوری سازمان. سازمانها برای رسیدن به اهداف خود به وضع قوانین و قراردادهای خاصی جهت طی این فرآیند می نمایند. قراردادهای وضعی تحت استانداردهای مشخص از منابع هر سازمان. که شامل منابع انسانی و منابع اطلاعاتی و منابع مادی می باشند استفاده می کنند تا به اهداف مورد نظر دست یابند. جدای از سه محور اصلی یعنی منابع، فرآیند و اهداف سازمان، آنچه این چرخه را از لحاظ درستی عملکرد تضمین می نماید.

بازبینی و نظارت مستمر مؤثر واحدهای سنجش عملکرد سازمان با قراردادهای وضعی می باشد. هرگونه عدم تطابق عملکرد یک یا چندین واحد مختلف از سازمان با استانداردهای تعیینی. برای آن سازمان یک مسأله و مشکل به حساب می آید. که در چرخه مورد بحث اثر نامطلوبی خواهد داشت. منابع هر سازمان اساس فعالیت و راهکارها محسوب میشود. دیتاها و اطلاعات هر سازمان نسبت به دو منبع دیگر (منابع انسانی و منابع مالی) از جایگاه ویژه ای برخوردار است. از آنجا که موفقیت کارکنان ریشه در اطلاعات و آگاهی افراد سازمان از قوانین و استانداردهای وضعی. و دیتاهای مختلف مرتبط با نوع فعالیت آنها داشته و نقش جهت دهی به کارکنان را بر عهده دارد.

منابع انسانی با آموزش هایی که در راستای ارتقاع سطح دانش فردی و گروهی می بینند. به نوعی فرآیند رسیدن به اهداف مورد نظر از طریق راهکار سازمان را تعیین می کنند. آموزشهای هدفمند خود نیز بر اساس منابع اطلاعاتی استوارند. که در اثر تجربیات قبلی و مراحل مورد آزمایش قبلی بدست آمدند. مبنی بر این دیدگاه میزان اثر بخشی فعالیت های سازمان در جهت رسیدن به اهداف والای خود. رابطه مستقیم با منابع سازمان داشته و پرورش کارکنان و آگاهی بخشی به آنها نیز با میزان سودمند بودن منابع اطلاعاتی رابطه مستقیم دارد.

منابع اطلاعاتی سازمانها را مستنداتی چون کتب و جزوات آموزشی مورد تایید توسط واحدهای مرتبط با سطح سنجی منابع آموزشی تشکیل می دهد. از این رو آموزش و تجهیز نیروی انسانی شرکت ملی گاز ایران. در راستای اهداف خود و استاندارد نمودن دوره های آموزشی و یکسان نمودن منابع تدریس. اقدام به تهیه کتاب های آموزشی مرتبط با هر دوره آموزشی نموده است. که منطبق با سرفصل آن دوره می باشد.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

مقدمه ای بر خوردگی فلزات

خوردگی به شکلهای گوناگونی در زندگی روزمره به چشم می خورد. نقاط و حفره های قرمز مایل به نارنجی در تجهیزات، نشتی مخازن آب داغ، آب تیره خروجی از داخل شیرها. و همچنین میخ ها، چنگک ها، لوله ها، کانالها و بیلچه ها، کتریهای روستایی، ماهی تابه ها، کارد و چنگال. قوطی های حلبی و سیخ های کباب خورده شده نمونه های متداولی از خوردگی هستند. خوردگی با دید غیر تخصصی، اغلب بر کهنگی تجهیز دلالت داشته و قابل چشم پوشی و بی ارزش است. بنابراین خوردگی بیانگر کاهشی قابل توجه در ارزش یک جسم جامد است که در معرض یک برخورد شیمیایی مستقیم قرار می گیرد.

برخی تعابیر مهندسان نمای دیگری را ظاهر می سازد:

این طور نیست، ما هیچ گونه مشکل خوردگی در این کارخانه نداریم. پمپ ها هر شش هفته یکبار از سرویس خارج می شوند و جایگزین می گردند. ما اینجا آهن قراضه ها را دور می ریزیم، به محض اینکه بتوانیم باربر ریلی را پر کنیم. ضایعات را به گودالی واقع در 100 مایلی اینجا منتقل و آنها را دفن می کنیم. موقعی که خوردگی، تمامی تجهیزات را از بین ببرد، ما روی زمین تآسیساتی خواهیم ساخت.

از این عبارات، چنین می توان برداشت کرد که این مهندسان از عواقب جدی خوردگی غافل اند.

فرودگاهها، نیروگاهها، سازه های بتونی مورد تقویت همچون پلها، ساختمان های بلند و کارخانه های شیمیایی، تنها تعدادی از تأسیساتی هستند. که توسط مهندسان طراحی، مورد اجرا و نگهداری واقع می شوند. از این رو، در چارچوب مسئولیت مهندسان است که از علم کافی جهت مخافظت اماکن عمومی از خطرات ناشی از خوردگی برخوردار باشند. همانگونه که از عبارت توضیحی قبل بر می آید. پایه علمی بسیاری از مهندسان، نسبت به دلایل خوردگی. و روشهای موجود جهت جلوگیری و یا کاهش آثار آن، به طور تأسف باری ضعیف است.

خوردگی، به طور اقتصادی و جدی یک مشکل علم مواد است. همینطور که منابع، مورد استفاده واقع می شوند. در آینده، نگهداری و بازیافت، راهگشا خواهد شد و مهندسی خوردگی از اهمیت بسیار برخوردار خواهد گردید. با ورود به قرن بیست و یک، علم خوردگی به جایگاه رفیع خود در سطح دنیا دست یافت.

صدها دلار در دنیا هزینه می شود تا خودروها از طریق اعمال پوششی از روغن جهت طولانی نمودن عمر وسیله نقلیه، ضد زنگ شوند. کارخانه های خودروسازی، مقادیر هنگفتی پول، هزینه نموده اند. تا به مواد جدیدی دسترسی یابند و مورد آزمایش قرار دهند که در مقابل خوردگی در موتور وسیله نقلیه مقاومت کنند. فناوری جلوگیری از خوردگی، راهکارهای زیادی برای کاهش خوردگی در خودروها با موفقیت در اختیار آنها گذارده است. به عنوان نمونه، آندهای فدا شونده جهت مقابله با خوردگی خودروها می توانند مورد استفاده واقع شوند. این کار، قطعاً قیمت خودرو را افزایش می دهد اما این عمل سبب افزایش عمر خودروها خواهد شد.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

ظروف آشپزخانه و ماهی تابه ها که از فولاد زنگ نزن تولید می شوند. به خوبی در فروشگاه ها به فروش می رسند. زیرا در برابر خوردگی مقاوم بوده و از سطوح جذابی برخوردارند. همچنین، لحاظ نمودن پوشش لعاب شیشه ای روی مخازن فولادی محتوی آب داغ جهت جلوگیری از خوردگی متداول است. عملیات رنگ زنی نیز به طور مؤثری برای محافظت فولاد و سایر ساختارهای فلزی دیگر در برابر خوردگی بکار می رود. در حال حاضر، عمده لوله ها و اتصالات مصرفی در لوله کشیها، از پلاستیک تولید می شوند و در برابر خوردگی مقاوم اند.

افراد جامعه، عموماً از مسئولیت بالایی که توسط خوردگی بر عهده علم گذارده می شود بی اطلاع اند. کارخانه های تهیه آب نیازمند آزمایش دوره ای آب شرب اند تا امکان آشامیدن و وضعیت و میزان خورندگی آن. در سیستم لوله کشی خانگی تحت کنترل باشد. آلودگی آب آشامیدنی به دلیل خوردگی گالوانیکی لوله هایی با پایه سرب، می تواند باعث ایجاد موارد جدی از مسمومیت سرب گردد.

نیروگاه ها از آلیاژهای خاص و گرانبها و سیستم های تصفیه آب خنک کننده استفاده می کنند تا خوردگی را به حداقل برسانند. خطوط لوله انتقال جهت، چاه های گاز و پالایشگاه های نفت با مشکلات خوردگی فراوانی مواجه اند. تخریب پل های بتونی، توقفگاه (پارکینگ ها) و سایر سازه ها به دلیل خوردگی فولاد مصرفی در بتون که از تماس محلول های نمکی غلیظ . مورد استفاده برای از بین بری یخها ناشی می شود و می تواند خطری جدی برای مردم باشد. از این رو می توان به اهمیت علم خوردگی در تمامی صنایع پی برد. مطالب این جزوه گوشه ای از دریای بیکران علم خوردگی را در اختیار خوانندگان می گذارد.

هزینه های خوردگی

تخمین های هزینه های سالانه خوردگی در ایالات متحده بین 8 بیلیون دلار تا 126 بیلیون دلار می باشد. مهندسان معتقدند که 30 بیلیون دلار واقعی ترین رقم می باشد. به هر ترتیب، خوردگی زیان اقتصادی غظیمی است و برای کاهش دادن به آن کارهای زیادی می توان انجام داد. اگر این نکته را در نظر بگیریم که هر جا فلز و مواد دیگر مورد استفاده قرار می گیرند. خوردگی با درجه و شدتهای متفاوتی واقع می گردد. این رقمهای بزرگ دلاری چندان غیر منتظره نخواهند بود. به مثالهای زیر توجه نمایید.

بر طبق آمارهای وال استریت جورنال هزینه خوردگی در صنعت نفت و گاز حدود 2 بیلیون دلار است. این هزینه ها در حال افزایش هستند زیار چاه ها عمیق تر و محیط ها خورنده تر می شوند. همچنین دماهای بالا و گازهای سولفوری خورنده (مثلاً 500 درجه فارنهایت و سولفور هیدروژن) در سیستم ها وجود دارند.

خوردگی پلها با گذشت زمان یک مشکل اساسی است و تعویض آنها بیلونها دلار هزینه در بر دارد. سقوط پل سیلور بریج (به خاطر خوردگی توأم با تنش) در رودخانه اوهایو به قیمت جان 40 انسان و میلیونها دلار تمام شد. خوردگی پلها حدود 500 میلیون دلار هزینه در بر دارد. طراحی صحیح و استفاده از حفاظت کاتدی هزینه ها را به مقدار زیادی کاهش می دهد. یک کمپانی بزرگ مواد شیمیایی سالیانه بالغ بر 400/000 دلار صرف تعمیرات و نگهداری، در رابطه با خوردگی در واحدهای اسید سولفوریک می کند.

در حالی که شرایط خوردگی چندان حاد نبود. در یک کارخانه دیگر هزینه رنگ آمیزی برای جلوگیری از زنگ زدن آتمسفر دریایی 2 میلیون دلار در سال است. همچنین در یک پالایشگاه که فرآیند جدیدی را شروع کرده بود بعد از فقط 16 هفته مشکل حادی بوجود آمد. بعضی قطعات به میزان تا یک هشتم اینج خورده شده بودند. صنعت نفت برای حفاظت خطوط لوله زیرزمینی روزانه یک میلیون دلار خرج می کند. در صنعت کاغذ پیش بینی می شود که خوردگی باعث افزایش قیمت کاغذ به میزان 6 تا 7 دلار در هر تن می شود. تبدیل ذغال سنگ به گاز و نفت مشتمل است بر دماهای بالا. ذرات ساینده، گازهای خورنده، و لذا مشکلات خوردگی حادی در بر دارد که بایستی راه حلهای آنها پیدا شود.

هزینه های خوردگی در اتومبیل ها- سیستم سوخت، رادیاتور، اگزوز، و بدنه – در حد بیلیونها دلار است. تقریباً 3 میلیون آبگرمکن خانگی سالانه به علت خوردگی بایستی تعویض گردند. خوردگی در همه جا وجود دارد. در داخل و خارج از منزل، در جاده ، در دریا، در کارخانه، و در وسایل هوا-فضایی.

کل هزینه سالانه سیلها، گردبادها، آتش سوزیها، رعد و برق ها و زمین لرزه ها کمتر از هزینه خوردگی می باشند. هزینه های خوردگی در دهه آینده به دلیل کمبود جهانی مواد ساختمانی، هزینه بالاتر انرژی، محیطهای خورنده تر در فرآیندهای تبدیل ذغال سنگ. افزایش وسیع در تعداد و محدوده های کاری کارخانجات و فاکتورهای دیگر به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت.

ملاحضات سیاسی نیز یک عامل مهم هستند. ما در مورد بعضی فلزات عمدتاً وابسته به کشورهای خارجی هستیم در حدود 90 درصد کروم .(عنصر آلیاژی اصلی برای فولادهای زنگ نزن) و 100 درصد کلومبیم (نایوبیم). که در آلیاژهای مورد استفاده در دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. از منابع خارج کشور تهیه می شود. این منابع ممکن است قطع شود و یا قیمتها افزایش یابد. تولید فلزاتی که برای مقابله با خوردگی یا برای جایگزینی قطعات خورده شده بکار می روند. مقادیر انرژی بالایی لازم دارند. و در نتیجه مشکل انرژی مملکت را حادتر می کنند.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

میزان هزینه های خوردگی ذکر شده تنها مقدار هزینه های مستقیم خوردگی است. هزینه های غیر مستقیم خوردگی حاصل از توقف پروسه تولید صنایع نفت، گاز و پتروشیمی. پایین آمدن بازده تجهیزات و خارج شدن از شرایط بهره برداری مطابق طراحی، هزینه هایی است. که به هزینه های توضیحی بالا افزوده می گردد. عدم تولید در هنگام توقف در یک واحد نفت، گاز و پتروشیمی جهت تعمیرات می تواند تا میلیونها دلار در روز زیان وارد سازد. نشتی ها در خطوط لول و مخازن منجر به عدم تولید بهینه می گردد. این نشتی ها می تواند باعث بروز آلودگی آبهای زیر زمینی گردد و مشکلات زیست محیطی را نیز ایجاد نماید. که هزینه های مورد نیاز برای حل چنین مشکلاتی سر سام آور می باشد.

در حقیقت اگر خوردگی وجود نداشت اقتصاد جامعه ما بشدت تغییر می کرد. مثلاً اتومبیلها، کشتی ها، خطوط لوله های زیرزمینی و وسایل خانگی احتیاج به پوشش نداشتند. صنایع فولاد زنگ نزن از بین می رفتند. و مس فقط برای مقاصد التریکی بکار می رفت. اگثر کارخانجات و محصولاتی که از فلز تولید می شوند از فولاد یا چدن تولید می شدند.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

اگرچه خوردگی اجتناب ناپذیر است، ولی هزینه آنرا به مقدار زیادی می توان کاهش داد. مثلاً یک آند ارزان قیمت منیزیم می تواند عمر تانک آب گرم خانگی را دو برابر کند. شستشوی اتومبیل برای زدودن نمکهایی که برای یخبندان روی جاده می پاشند مفید است. انتخاب صحیح مواد و طراحی خوب، هزینه های خوردگی را کاهش می دهد. یک برنامه صحیح تعمیرات و نگهداری وارد صحنه می شود و میتواند مؤثر باشد. مأموریت اصلی او مبارزه با خوردگی است.

جدا از مخارج مستقیم دلاری، خوردگی یک مشکل جدی است زیرا بطور روشنی باعث تمام شدن منابع طبیعی ما می گردد. مثلاً فولاد از سنگ آهن بدست می آید. و میزان تولید داخلی سنگ آهن پر عیار که مستقیماً قابل استفاده باشند، بشدت کاهش یافت. توسعه صنعتی سریع بسیاری از کشورها نشان می دهد که رقابت و قیمت منابع فلزی افزایش خواهد یافت. ایالات متحده دیگر مصرف کننده اصلی منابع معدنی نیست.

خسارات ناشی از خوردگی

در این قسمت بعضی اثرات زیان بار خوردگی تشریح خواهد شد. قبل از شروع به این مطلب بعضی کاربردهای مفید آن ذکر می شود. مثلاً ماشینکاری بطور وسیعی در صنایع هواپیماسازی و صنایع دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. نواحی بدون روکش فلزی در معرض اسید قرار میگیرند و مقداری از فلز در اسید حل می شود. این روش در مواردی اقتصادی تر است. و در مواردی که قطعات سخت بوده و بوسیله روشهای معمولی که به سختی ماشینکاری میشوند، بکار میرود. آندایز کردن آلومینیوم نیز یک فرآیند مفید خوردگی است. که برای بدست آوردن ظاهر مطلوب و پوسته اکسیدی مقاوم در برابر خوردگی. روی سطح این فلز مورد استفاده قرار می گیرد.

1-ظاهر

رنگ کردن اتومبیلها به این علت است که سطوح زنگ زده خوشایند نیستند. تجهیزات زنگ زده یا بشدت خورده شده در یک کارخانه تأثیر بدی روی بیننده خواهد گذاشت. در بسیاری از محیط های روستایی و بیرون شهری افزایش ضخامت فلز (بخاطر مسئله خوردگی). ارزانتر از رنگ کاری و تعمیرات و نگهداری آن می باشد. برای زیبایی، سطوح خارجی یا زه های خارجی ساختمانها از فولاد سنگ نزن، آلومینیوم، یا مس استفاده می شود. این مطلب در رستوران ها و تأسیسات تجارتی دیگر نیز صادق است. اینها مثالهایی از هزینه هایی است که برای حفظ ظاهر در مقابل خوردگی متحمل می شویم.

2- مخارج تعمیرات و نگهداری و بهره برداری

کاربرد مواد مقاوم در برابر خوردگی باعث صرفه جویی های عمده ای در بعضی کارخانجات می شود. در این زمینه یک مثال کلاسیک وجود دارد. در یک کارخانه صرفاً با تغییر جنس پیچ های مورد استفاده در یک سازه فلزی به منظور افزایش مقاومت، سالانه 10/000 دلار صرفه جویی شده. هزینه این تغییر متریال ناچیز بود. یک کارخانه بازیابی اسید چندین ماه ضرور می داد تا اینکه یک مسئله خوردگی حاد آن حل شود. کاربرد حفاظت کاتدی در مورد خطوط لوله های زیرزمینی از سوراخ شدن آنها جلوگیری نموده. و در نتیجه صرفه جویی بزرگی در مخارج تعمیراتی حاصل می آید. مخارج نیروی انسانی ایجاب می کند بمنظور کم کردن قیمت تمام شده محصول، هزینه های تعمیرات و نگهداری بدقت بررسی شوند.

همکاری نزدیک بین مهندس خوردگی و پرسنل بهره برداری و طراحی. قبل از ساخت یک کارخانه باعث حذف یا کاهش عمده مخارج تعمیرات و نگهداری می شود.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

تغییرات جزئی در فرآیندها غالباً بدون تأثیر برخورد فرآیند. باعث تقلیل خورندگی محلول های مورد کاربرد می شود. و در نتیجه امکان استفاده از مواد ارزانتر را مقدور می سازد. غالباً این تغییرات را بعد از ساخت کارخانه نیز می توان انجام داد. ولی در نظر گیری اقدامات اولیه مطلوب تر است. مشکلات خوردگی را اغلب می توان در مرحله طراحی سیستم کاهش داد یا حذف نمود. و زمان این کار در مرحله طراحی اولیه کارخانه می باشد. به طور کلی پاک کردن یک خط روی نقشه ارزانتر و راحت تر است تا تعمیر و تعویض یک وسیله در یک کارخانه.

3- خواباندن کارخانه

غالباً بخاطر انهدام غیر منتظره خوردگی، واحدی را متوقف می سازند یا قسمتی از یک سیستم را می خوابانند. گاهی اوقات این توقف ها در اثر خوردگی است بدون آنکه تغییر در شرایط سیستم صورت پذیرد. ولی گاهی اوقات این توقف ها در اثر تغییراتی در روش های بهره برداری است که اشتباهاً از نظر خوردگی بدون تأثیر تلقی می شوند.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

گاهی اوقات تغییرات جزئی در پروسه یا افزودن یک ماده جدید می توان مسئله خوردگی را کاملاً دگرگون سازد. برای افزایش تولید، درجه حرارت محیط سرد کننده در سیستم مبدل حرارتی تقلیل داده شد و در نتیجه زمان لازم برای سیکل عملیات کم شد. لکن پایین آوردن درجه حرارت محیط خنک کننده باعث ایجاد شیب های حرارتی شدیدتری در دیواره فلز شده. و تنش های بالاتری در فلز بوجود آمد. ترک خوردن در اثر خوردگی و تنش (SCC) به سرعت واقع شده و منجر به خواباندن کارخانه گردید.

نظارت دائمی بر فرآیند و محیط خورنده در جلوگیری از انهدام های غیر منتظره و خواباندن کارخانه نقش بسزایی دارد.

قرار دادن نمونه هایی از فلزی که تجهیزات با آن تولید شدند. در معرض پروسه کنترل و بازرسی متناوب آنها با استفاده از یک الکترود. که دائماً سرعت خوردگی را ثبت می نماید از این قبیل می باشند. بازرسی متناوب تجهیزات در مواقعی که کارخانه به دلایل دیگری کار نمی کند. نیز از انهدام های غیر منتظره جلوگیری می نماید.

4- آلودگی محصول

در اکثر موارد قیمت یک محصول در بازار به خلوص و کیفیت آن بستگی دارد. عاری بودن از آلودگی های جزئی فاکتور حیاتی در تولید و حمل و نقل پلاستیک های شفاف، رنگها، مواد غذایی، داروها و نیمه هادیهاست. در بعضی موارد مقدار کمی خوردگی که باعث وارد شدن یونهای فلزی به داخل محلول می گردد ممکن است باعث تجزیه کاتالیزورهای یک محصول گردد. از جمله این موارد تولید و انتقال پر اکسید ئیدروژن غلیظ و یا هیدرازین می باشد. در مواردی که با آلودگی و تجزیه محلول مواجه هستیم عمر قطعه فاکتور مهمی نخواهد بود. با وجود اینکه فولاد معمولاً ممکن است سالها دوام بیاورد، ولی از فلز گرانتری بکار گیری می شود. تا از آلودگی محصول به محصولات خوردگی ناشی از فولاد معمولی اجتناب گردد.

نشت یا از بین رفتن محصولات با ارزش

نشت جزئی اسید سولفوریک به فاضلاب نگرانی حادی ایجاد نمی کند. زیرا اسید سولفوریک ماده ارزان قیمتی است. ولیکن، نشت یا از بین رفتن ماده ای که گالنی چند صد دلار ارزش دارد بایستی سریعاً متوقف گردد. نشت جزئی ترکیبات یا محلول های اورانیوم خطرناک است و می تواند خیلی گران تمام شود. در چنین مواردی استفاده از طراحی مناسب تر و مواد بهتر برای ساخت تجهیزات بخوبی قابل توجه هستند.

6- اثرات بر امنیت و قابلیت اعتماد

کار کردن با مواد خطرناک مثل گازهای سمی، اسید کلریدریک، اسید سولفوریک و اسید نیتریک غلیظ. مواد منفجره و قابل اشتعال، موارد رادیواکتیو، و مواد شیمیایی در دماها و فشارهای بالا مستلزم استفاده از نوعی مواد ساختمانی است. که خطر انهدام های خوردگی به حداقل برسد. ایجاد ترک در اثر خوردگی توام با تنش در دیواره های فلزی. که سوخت و عامل اکسید کننده را در یک موشک از هم جدا می سازد. می تواند باعث اختلاط زودرس میشود و سبب از بین رفتن میلیون ها دلار و جراحات انسانی می گردد. شکست یک قطعه کوچک ممکن است باعث انهدام یا تخریب تمام ساختمان گردد. تجهیزاتی که در حال خوردگی هستند می توانند باعث تبدیل شدن ترکیبات نسبتاً بی خطر به مواد منفجره شود. صرفه جویی در مواد ساختمانی در مواردی که امنیت به خطر می افتد، مطلوب نیست.

ملاحظات دیگر بهداشتی نیز می توانند مهم باشند. مثل آلودگی آب آشامیدنی، محصولات خوردگی می توانند باعث شوند. که ضد عفونی کردن تجهیزات مشکل تر گردد. یک مثال جالب توجه در این رابطه در مورد کارخانجات شیر و محصولات لبنیاتی است. در کارخانجات تولید مواد لبنیاتی و شیر در گذشته از فولادهای زنگ نزن فریتی استفاده میشد.

و دستگاه ها طوری طراحی می شدند که به راحتی قابل باز کردن برای تمیز کردن و ضد عفونی کردن باشند. در کارخانجات مدرن تجهیزات درجا تمیز و ضدعفونی می شوند. در این روش از مواد شیمیایی قوی و خورنده (از نقطه نظر یون های کلر و ایجاد خورندگی حفره ای) استفاده م شود. این محلول ها را داخل سیستم سیر کوله می کنند. بدون اینکه تجهیزات را باز نمایند و بدین ترتیب در نیروی انسانی صرفه جویی های زیادی می شود. در این کارخانجات بایستی از فولاد زنگ نزن مقاوم در برابر خوردگی حفره ای یعنی نوع 316 محتوی نیکل و مولیبدن استفاده شود.

خوردگی همچنین نقش مهمی در فلزاتی که در داخل بدن بکار می روند بازی می کند. در فلزاتی که در اتصال مفصل ها، پیچ ها، ورقه ها و دریچه های قلب بکار می روند ا اهمیت والایی برخوردارند.

یک تجربه غیر عادی بر اهمیت ملاحضات امنیتی تأکید می کند. یک تانک فولاد کربنی بزرگ تمیز و شسته شده و یک کارگر برای تعمیرات وارد آن شد. این کارگر در اثر خفگی جان سپرد مقدار اکسیژن هوای داخل تانک در اثر “. رنگ زدن سریع تانک” کاهش یافت (به حدود 1% اکسیژن) اگر یک دریچه دیگر باز گذاشته شده بود، جریان طبیعی هوا را عوض می کرد.

سهم هزینه های مربوط به خوردگی در سرمایه گذاری ها

در آینده مهندسین خوردگی بایستی جوابگوی انتظارات بیشتر و بیشتری باشند. مهندسین خوردگی بایستی با تخصص و کاربرد نبوغ خود جوابگوی مشکلات جدید بوده و آنها را حل نمایند. مسئله انرژی، کمبود مواد، و جنبه های سیاسی، فاکتورهای پیچیده کننده نسبتاً جدیدی هستند. شرایط غیر عادی امروز، فردا عادی خواهد بود. در گذشته تأکید بر توسعه آلیاژها و مواد بهتر و وسیع تر بوده و در آینده ممکن است آلیاژهای قابل قبولی جایگزین گردند. مثلاً ممکن است هنگامی که مقاومت کامل فولاد زنگ نزن 18% کروم -8% نیکل ضروری نباشد. بجای آن از آلیاژ آهن -6% کروم -6% آلومینیوم استفاده شود. و مطالعه و درک بیشتری در زمینه خوردگی و جلوگیری از آن بکار رود. در آینده همکاری نزدیک بین مهندسین خوردگی و محققین اجباری است.

همکاری نزدیکتر بین مهندسین خوردگی (مهندسین مواد) و مهندسین طراح یک اجبار است. مهندس خوردگی بایست از شروع پروژه عضوی از تیم طراحی باشند. آنها نیز نقشه ها و دستورالعمل ها را تأیید نماید. مهندسین خوردگی و طراحی بایستی جنبه ها و دستورالعمل ها را تأیید نماید. مهندسین خوردگی و طراحی بایستی جنبه های مکانیک شکست و همچنین روش های بازرسی و بررسی های غیر مخرب را بدانند.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

نسبت به دهه قبل آگاهی ملی بیشتر است. شاهدی بر این مدعا مطالعه هزینه خوردگی تحت درخواست کنگره می باشد. این آگاهی افزایش خواهد یافت وان دوورده در مقاله “مواد مهندسی برای تکنولوژی پیشرفته در زمینه انرژی – نقطه نظرات اروپایی ها”. بر بسیاری از نکاتی که در این قسمت و در این مقاله تأکید می کند.

بعنوان مثال سرمایه گذاری در تحقیقات در مهندسی مواد برای بقای تأمین انرژی در اروپا. و پتانسیل عظیم آن بعنوان یک حرفه در آینده را بایستی اعتراف نمود. “انستیتو تکنولوژی مواد برای صنایع شیمیایی” در 1977 تأسیس گردید. مصرف کنندگان و تولیدکنندگان برای مطالعه دستورالعمل هایی که خسارت خوردگی در زمینه های مورد علاقه مشترک را کاهش دهد. مثل یکدیگر به این مؤسسه کمک می کنند. گروه های صنعتی دیگر نیز بایستی تشکیلات مشابهی بوجود آورند.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

این تلاش های مشترک از نظر هزینه مقرون به صرفه تر و مؤثر تر از تلاش های فردی و پراکنده می باشد. در آینده تعداد زیادی کارخانجات که با محیط های خورنده سر و کار دارند ساخته خواهد شد. اینها شامل کارخانجات تبدیل ذغال سنگ، برق، پالایشگاه ها، سوخت های مصنوعی، چاههای نفت و گاز. هزاران مایل خطوط لوله و تعداد زیادی واحدهای دیگر می باشند. تعداد سیستم های کنترل محیط زیست با قیمت های گزاف بشدت افزایش خواهند یافت. در بسیاری از موارد مشکلات خوردگی شدیدتر خواهند شد.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

تقاضای بسیار زیادی از دانشگاه ها و کالج ها برای آموزش در زمینه خوردگی وجود دارد. همکاری نزدیکتر بین دانشگاه ها و صنایع بایستی صورت گیرد. بهترین راه در کاهش هزینه های خوردگی این است که تکنسین ها و مهندسین خوردگی بیشتری داشته باشیم. دورنمای شغلی جالب و فوق العاده درخشانی برای مهندسین خوردگی وجود دارد.

توجیه اقتصادی پروژه

کنترل خوردگی عمدتاً یک مسئله اقتصادی است. این که یک روش کنترل خوردگی به کار بری شود خیر. بستگی به مقدار صرفه جویی های بدست آمده خواهد داشت. روش یا روش های مورد استفاده براساس ملاحضات اقتصادی انتخاب می شوند. کاهش سرمایه گذاری به معنی درآمد کمتر است. هزینه بهره برداری و تعمیرات کاهش سرمایه گذاری به معنی درآمد کمتر است. هزنیه بهره برداری و تعمیرات و نگهداری پایین تر، سود بیشتری در بر خواهد داشت. کارخانجات مختلف صرفاً به منظور تولید فولاد، اتومبیل و مواد شیمیایی نیستند. هدف اصلی بدست آوری سود است.

درصد برگشت سرمایه گذاری (قبل یا بعد از کم شدن مالیات) معیار متداولی است. اگر با انتخاب یک فلز یا آلیاژ ارزانتر همان کارآیی فلز یا آلیاژ گرانقیمت تر حاصل گردد. (که بندرت پیش می آید) تصمیم گیری ساده خواهد بود. سیستم های حفاظت از خوردگی از نظر هزینه با یکدیگر متفاوتند و هزینه های بالا بایستی قابل توجیه باشند. کارخانجات مختلف معیارهای مختلفی بکار می برند. زمان برگشت سرمایه یک کارخنه شیمیایی کوتاهتر از یک نیروگاه است. زیرا احتمال این که کارخانه شیمیایی در زمان کوتاهتری از رده خارج شود بیشتر است.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

برخی واحدها برای زمان کوتاه مثل یک سال طراحی می شوند بعضی دیگر برای 50 سال یا بیشتر. یک پل برای 100 سال کار، طراحی می شود. یک اتومبیل 5 تا 10 سال و یک موشک برای یک دقیقه یا کمتر، مهندس خوردگی باید با فرایندهای کارخانه خود آشنا باشد. تا بتواند تصمیم صحیح و مؤثر موارد مربوط به کار خود را به مدیریت (که هزینه را تصویب می کند) ارائه نماید. اگر برگشت هزینه تغییر یک فرآیند یا ساخت یک کارخانه جدید تنها 3% باشد. بجای این کار می توان پول را در بانک گذشت و سود پیشتری بدست آورد.

آزمایشات هیدرواستاتیک از نقطه نظر اقتصادی و اعتبار آنها

به منظور درک بیشتر توجیه اقتصادی در خصوص به کارگیری دانش خوردگی به مثال ذیل توجه نمایید:

برگشت سرمایه گذاری (ROI) جایگزین کردن یک مبدل حرارتی به ارزش 10/000، دلار. با عمر 2 سال بوسیله یک مبدل حرارتی از جنس فولاد زنگ نزن. به ارزش 20/000 دلار که 8 سال عمر می کند عبارت است از:

در این رابطه O= مخارج سالانه شامل مخارج تعمیرات و نگهداری، تولید، ضررها و غیره است. I/n استهلاک خطی، بدین ترتیب I هزینه سرمایه گذاری یا نصب n عمر پیش بینی شده. به سال و اندیس های a و b مربوط به دو حالت مختلف می باشد.

در رابطه با قیمت فلزات و آلیاژها، ترکیبات شیمیایی اولین راهنما است. فولاد زنگ نزن نوع 430 بخاطر دارا بودن 17% کروم گرانتر از فولاد معمولی است. نوع 304 بخاطر دارا بودن 18% کروم و 8% نیکل گرانتر از نوع 430 است. و نوع 316 که علاوه بر عناصر فوق دارای 2 درصد مولیبدن که عنصر گرانقیمتی است، گرانتر می باشد. قیمت مس بیشتر از آهن است. ولی فاکتورهای مهم دیگری نیز بر قیمت تمام شده تأثیر می گذارد. مثلاً ارزش یک میله فولادی ممکن است. بصورت وزنه 5 دلار باشد ولی همان مقدار فولاد بصورت سوزن چرخ خیاطی 5000 دلار. و بصورت وزنه های مورد استفاده برای بالانس کردن رقاصک ساعت 200/000 دلار است. در حالیکه قیمت موتورهای یک اسب 50 دلار است. قطعات چدنی ارزانتر از قطعات فولاد ریختگی هستند.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

زیرا ریخته گری فولاد مشکل تر است. بخاطر هزینه نیروی انسانی قیمت وزنی قطعات زیختگی کوچکتر، بیشتر از قطعات ریختگی بزرگتر از همان جنس خواهد بود. فولاد زنگ نزن نوع 403 (نوع 410 برای استفاده در هواپیما) نیاز به بازرسی دقیق تری دارد و در نتیجه گرانتر است. فلزات و آلیاژهایی مثل Hastalloy نوع C گرانقیمت هستند. نه فقط بخاطر مقدار عناصر آلیاژی بالای آنها، بلکه بخاطر نیاز به نورد در درجه حرارتهای بالا. برای ساخت مبدل هایی که با آب دریا کار می کنند.

تیتانیوم که فلز گرانتری است. بخاطر امکان گرفتگی کمتر در اثر جاندارن دریایی و انتقال حرارت بیشتر، ممکن است اقتصادی تر از فولاد باشد. در حقیقت یکی از دلایل اصلی استفاده از لوله های تفلونی در مبدل های حرارتی همین است. کارخانه ای که عمدتاً تجهیزاتی از نوع 316 تولید می کند. برای نوع 304 قیمت بیشتری درخواست خواهد نمود چون برای وی 304 “خاص” تلقی می شود. اقلامی که میزان تولید آنها کمتر است. گرانتر از اقلامی هستند که در مقیاس بزرگ تولید می شوند.

پیچیدگی قطعه نیز قیمت را بالا می برد. کمبودها نیز بر قیمت تأثیر می گذارند. در بحران کمبود نیکل، مقاومت خوردگی نوع 430 افزایش می یابد. در یک واحد شیمیایی که محصولات متنوعی تولید می شوند. نوع 316 بر نوع 304 ارجح تر خواهد بود. زیرا نوع 316 از نقطه نظر مقاومت خوردگی مناسب تر است. تعداد بسیاری از قطعات مورد استفاده از اولین کارخانه تولید نایلون از نوع 304 ساخته شده بودند. (در واحدهای بعدی از فولاد و چدن استفاده شد). زیرا در یک فرآیند جدید نواقص را در حداقل بایستی نگه داشت.

خوردگی امر اجتناب ناپذیری نیست. با کنترل خوردگی می توان صرفه جویی هی بزرگی کرد. در یک نورد با تلاش های پی گیر هزینه ها از سالی 200/000 دلار به 35/000 دلار کاهش پیدا کرد. برای تعیین دقیق اقلام پر خرج و محاسبه برگشت سرمایه، اطلاع از هزینه های دقیق تعمیرات و نگهداری ضروری است. در یک کارخانه، کار رضایت بخش بدست آوردن عمر پیش بینی شده با حداقل هزینه در سال مهمترین هدف می باشد.

مسئله کنترل خوردگی از نظر اقتصادی بخاطر افزایش قیمت نیروی انسانی، مواد و انرژی. بهمراه تغییرات سریع بهره های بانکی و مالیات ها پیچیده تر شده است. ارزش خالص فعلی دقیق تر مبنا برای تجزیه و تحلیل هزینه های تجارتی است. و می تواند مستقیماً در مورد مسئله کنترل خوردگی از نظر اقتصادی بکار رود. اگرچه NPV شامل محاسبات وسیعی است. ولی این محاسبات را می توان با ماشین حسابهای جیبی مخصوصاً انواعی که قابل برنامه ریزی هستند به سادگی انجام داد.

جمع بندی و نتیجه گیری

خوردگی آن قدر شایع، متنوع و دارای شکل های مختلفی است. که نمی توان از بوجود آمدن آن و هزینه های مربوط بطور کامل جلوگیری کرد. لکن تخمین زده میشود که در صورت بکار گیری مدیریت صحیح حفاظت خوردگی می توان. در حدود 25 الی 30 درصد هزینه های سالیانه خوردگی را کاهش داد. بطور خلاصه استفاده صحیح از روشهای مناسب حفاظت و کنترل خوردگی باعث حفظ سلامت عمومی جامعه، جلوگیری از خسارتهای مالی.جانی و محیطی و بالاخره صرفه جویی مبالغ هنگفت در یک کشور خواهد شد. از دیدگاه دیگر و با توجه به اثرات تخریب کنندگی خوردگی بر روی فلزات. آلیاژها و تبخیرات استراتژیک، مبارزه با خوردگی می تواند در راستای قطع وابستگی. و یا حداقل کاهش وابستگی کشورهای در حال توسعه به کشورهای توسعه یافته باشد.

متأسفانه هیچ گونه عدد و رقم و یا معیاری از هزینه های ناشی از خسارت های خوردگ. و یا هزینه های مربوط به مبارزه با آن در بسیاری از کشورها و از آن جمله ایران وجود ندارد. این در حالی است که در کشورهایی نظیر آمریکا و ژاپن و یا کشورهای اروپایی، مؤسسه ها. انجمن ها و یا ارگانها دولتی و یا خصوصی مسئولیت جمع آوری اطلاعات در زمینه خسارت های ناشی از خوردگی و همچنین هزینه های مربوط به جلوگیری از آن و یا کاهش آن را بر عهده داشته. و موظف به تهیه گزارش سالیانه و ارائه به مسئولین مرتبط هستند.

خوردگی در صنایع نفت و گاز

گروه پژوهشی و صنعتی پارسیان فن یاران

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

مواد و روش تحقیق

مواد مصرفی

در این پژوهش از ورق فولاد کم آلیاژ AISI 4130 و فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI استفاده شد. آنالیز کوانتومتری جهت تعیین دقیق ترکیب شیمیایی ورق های خریداری شده انجام گردید. ترکیب شیمیایی فلزات پایه در جدول 1 ارائه شده است. جهت اتصال فلزات پایه از دو فلز پرکننده فولاد زنگ نزن ER309L و اینکونل ERNiCr-3 استفاده شد. در تمامی موارد از سیم جوش هایی با قطر 2/4 میلی متر جهت پاس ریشه. و در ادامه جهت رونشانی پاس بعدی استفاده شد.

به منظور ارائه دقیق ترکیب شیمیایی سیم جوش های به کار گرفته شده. از اطلاعات درج شده توسط کارخانه سازنده استفاده شد. در انتخاب فلزات پرکننده در این پژوهش علاوه بر ترکیب شیمیایی. پارامترهای دیگری مانند خواص مکانیکی حاصله، پایداری حرارتی، مقاومت به خوردگی، ضریب انبساط حرارتی. در دسترس بودن و هزینه ها مد نظر قرار گرفت. بر همین اساس از استانداردهای AWS , AWS A5/9 A5/14 و مشخصات ارائه شده از طرف تولید کنندگان استفاده گردید.

آماده سازی نمونه ها و طراحی اتصال

در این پژوههش ده ورق از جنس فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 316L. و فولاد AISI 4130 با ابعاد 6×70×300 میلی متر. به عنوان فلزات پایه تهیه شد و بر اساس استاندارد AWS D1/1 به صورت جناغی یک طرفه لبه سازی گردید. زاویه لبه هر ورق در ناحیه شیار جوش 25 درجه. و در مجموع 50 درجه مطابق شکل (1) در نظر گرفته شد. عملیات لبه سازی توسط ماشین فرز و با کیفیت بالا انجام گردید. سپس مراحل سمباده زنی، چربی زدایی و تمیزکاری قطعات جهت انجام فرایند جوشکاری انجام شد.

جوشکاری نمونه ها

اتصال ورق ها با استفاده از سیم جوش های ER309L. و ERNiCr-3 به قطر 2/4 میلی متر و به روش GTAW. توسط دستگاه با مدل ESAB DTA 300 بدون پیش گرم کردن نمونه ها. و با قطبیت DCEN به صورت 1G انجام گردید. الکترود مصرف نشدنی مورد استفاده، الکترود تنگستنی حاوی دو درصد توریم

به قطر 2/4 میلی متر بود. گاز آرگون با خلوص 99/9 درصد با فشار 4 الی 5 بار به عنوان گاز محافظ استفاده شد. دمای بین پاسی 100 درجه سانتی گراد در نظر گرفته شد. تا تنش های پسماند ناشی از انقباض و سرد شدن فلز جوش به حداقل مقدار ممکن برسد. در هر پاس مقادیر شدت جریان، ولتاژ و سرعت جوشکاری اندازه گیری و کنترل شد (جدول 2).

بررسی ریزساختار

به منظور مطالعه و بررسی ریزساختار مناطق مختلف در فلزات پایه. فلز جوش و منطقه متأثر از حرارت (HAZ)، و همچنین تحولات ریزساختاری. از روش متالوگرافی توسط میکروسکوپ نوری با بزرگ نمایی مختلف استفاده گردید. بدین صورت که ابتدا نمونه ها توسط اره نواری در ابعاد 15× 30 میلی متر بریده شد.

سپس نمونه ها توسط دستگاه های نیمه اتوماتیک سنباده و پولیش، طبق استاندارد ASTM E3-11 آماده سازی گردید. پس از انجام فرایند آماده سازی، عملیات میکرو اچ نمونه ها. توسط محلول های اچ نایتال (1الی 5 میلی لیتر نیتریک اسید و 95-99 میلی لیتر اتیل الکل). و گلیسرژیا (سه بخش گلیسرول، 5-2 بخش کلرید اسید. یک بخش استیک اسید) و محلول اچ رنگی براها. (5 گرم تیو سدیم سولفید + 3 گرم پتاسیم متابیو سولفید+ 1000 میلی لیتر آب). طبق استاندارد 2015- ASTM E407 انجام شد.

ارزیابی خواص مکانیکی

جهت بررسی خواص مکانیکی اتصال، برای تعیین استحکام کششی جوش از آزمون کشش طبق استاندارد ASTM E8. توسط دستگاه کشش مدل 4486-INSTRON استفاده شد. مشخصات نمونه برای آزمون کشش طبق استاندارد در شکل (2) نشان داده شده است. جهت تعیین میزان انرژی ضربه از آزمون ضربه شارپی استفاده شد. بدین صورت که از فلز جوش، نمونه هایی با ابعاد 6×10

جهت بررسی خواص مکانیکی اتصال، برای تعیین استحکام کششی جوش از آزمون کشش طبق استاندارد ASTM E8. توسط دستگاه کشش مدل 4486-INSTRON استفاده شد. مشخصات نمونه برای آزمون کشش طبق استاندارد در شکل (2) نشان داده شده است. جهت تعیین میزان انرژی ضربه از آزمون ضربه شارپی استفاده شد. بدین صورت که از فلز جوش، نمونه هایی با ابعاد 6×10×55 میلی متر. به گونه ای که نقطه اتصال در مرکز نمونه قرار گیرد تهیه شد.

مطابق شکل (3) شیاری به عمق یک میلی متر. و با زاویه 45 درجه بر روی نمونه در فلز جوش ایجاد شد. این آزمون توسط دستگاه سنتام مدل SIT 300 در دمای محیط انجام شد. جهت انجام آزمون های کشش و ضربه، از هر قطعه 3 نمونه برای هر آزمون طبق مشخصات بالا تهیه گردید. همچنین ریزسختی سنجی ویکرز بر روی نمونه ها در راستای پهنای جوش، در سطح مقطع برش عرضی نمونه ها. مطابق با استاندارد ASTM E-92، انجام شد. تصاویر سطح مقطع شکست نمونه های آزمون کشش و ضربه. به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی از نوع VARIABLE PRESSURE SEM – (XMU & LMU) مورد بررسی قرار گرفت.

نتایج بحث

ریزساختار فلزات پایه

شکل (4) تصویر میکروسکوپی نوری از ریز ساختار فولاد 4130 را نشان می دهد. ساختار شامل بینیت، فریت و نواحی پرلیت می باشد. این آلیاژ معمولاً در حالت آنیل شده یا تمپر شده جوشکاری می گردد. مگر اینکه هدف تعمیر قطعه باشد که در این حالت آنیل یا تمپر قبل از جوشکاری عملی نیست. با انجام عملیات آنیل علاوه بر یکنواختی در ترکیب شیمیایی. در اثر وقوع فرایند تبلور مجدد، ساختاری با دانه های هم محور ایجاد می شود. و با افزایش زمان آنیل، دانه ها فرصت رشد یافته. و در نهایت ساختاری شامل دانه های هم محور نسبتاً بزرگ به وجود می آید.

تصویر میکروسکوپی نوری از ریزساختار فولاد زنگ نزن آستنیتی 316L در شکل (5) آورده شده است. ریزساختار دارای زمینه آستنیتی بوده و از دانه های هم محور تشکیل شده. و همچنین مرزهای دوقولویی آنیل در سرتاسر ساختار به چشم می خورند. چنین ساختاری نتیجه فرایند آنیل پس از عملیات نورد است. این عملیات به منظور بهبود خواص خوردگی و شکل پذیری آلیاژ انجام می گردد.

همچنین طی فرایند آنیل، اکثر رسوبات ایجاد شده. در فرایند تولید فولاد که طی عملیات نورد دچار تغییر شکل شده اند حذف می گردند. در شکل (5) وجود رشته فریت دلتا کاملاً مشخص می باشد. هرچند که مقدار این فاز در ساختار خیلی زیاد نیست. وجود فریت دلتا روند به وجود آمدن فاز سیگما در آلیاژ را، پس از قرار گرفتن طولانی مدت. و محدوده دمایی 600 تا 900 درجه سانتی گراد تسریع می کند. وجود فاز ترد سیگما باعث کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی آلیاژ خواهد شد.

میزان رقت فلز جوش

جهت تعیین میزان رقت ابتدا از هر نقطه نمونه ای با مشخصات یک نمونه متالوگرافی تهیه. و سپس منطقه جوش ماکرو اچ گردید. سپس مساحت منطقه جوش محاسبه شد .و با مقایسه این مساحت و مساحت سطح مقطع فرضی لبه سازی انجام شده میزان رقت محاسبه گردید. میزان رقت در هر دو نمونه به طور تقریبی شامل 60 الی 65 درصد فلز پرکننده. و مابقی فلز پایه می باشد.

در نمونه جوشکاری شده توسط ERNiCr-3 به علت میزان بالای نیکل در فلز پرکننده و همچنین میزان قابل توجه این عنصر در فلز پایه 316 مطابق جدول (1)، این میزان رقت اثری در تغییر ساختار قابل پیش بینی جوش ندارد. در مورد نمونه جوش داده شده توسط ER309L، با در نظر گرفتن میزان عناصر آلیاژی در فلزات پایه. به خصوص فولاد 316 مطابق جدول (1) و طبق محاسبات میزان رقت عناصر، میزان عناصر به گونه ای است. که طبق نمودار شیفلر، جوش در همان محدوده فازی ER309L قرار دارد.

ریزساختار فلز جوش

یکی از مواد پرکننده مورد استفاده برای اتصال غیرمشابه در این تحقیق اینکونل 82 (ERNiCr-3) می باشد. ساختار دانه بندی فلز جوش مربوط به این فلز پرکننده در شکل (6) مشخص است. با توجه به شکل (6)، ریزساختار مطابق انتظار کاملاً آستنیتی بوده. و از دانه های تقریباً هم محور متشکل است. درون دانه ها، ساختار دندریتی – سلولی ساختار غالب می باشد. و بازوهای دندریت های هم محور نیز در برخی از دانه ها وجود دارند. جهت گیری رشد دندریت ها در هر دانه متفاوت است. و در واقع یک نوع رشد رقابتی در ساختار قابل مشاهده است. در شکل (6) رسوباتی نمایان هستند. که پس از انجام ارزیابی به روش طیف سنجی تفریق انرژی EDs مطابق شکل (7). این رسوبات غنی از نیوبیوم بودند.

بر اساس گزارش های مورد انتشار، تشکیل رسوبات غنی از نیوبیوم به صورت NbC در جوشکاری. با این فلز پرکننده گزارش گردید. ضریب جدایش نیوبیوم در آلیاژهای پایه نیکل کمتر از یک بوده. و در نتیجه این عنصر تمایل زیادی به جدایش در مناطق بین دندریتی دارد. علاوه بر این حضور سایر عناصر آلیاژی، قابلیت انحلال این عنصر در نیکل را کاهش می دهد.

فلز پرکننده دیگری که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت فلز پرکننده ER309L بود. به طور کلی نوع انجماد در فولادهای زنگ نزن آستنیتی. به عواملی همچون ترکیب شیمیایی و فاکتورهای سینتیکی. مانند سرعت سرد شدن بستگی دارد. مهمترین عامل، مقدار کروم و نیکل معادل و نسبت Creq/Nieq در ترکیب شیمیایی است. همچنین با توجه به نمودار شیفلر که برای فرایندهای غیرتعادلی جوشکاری طراحی گردید.

ساختار مورد حاصل آستنیتی-فریتی خواهد بود. مطابق شکل (8) ترکیب این فلز جوش به نحوی است. که در بخش غنی از نیکل و و در سمت راست مثلث یوتکتیک سه فازی قرار می گیرد. و بنابراین فاز اولیه در انجماد آستنیت می باشد. حالت انجماد در این شرایط شامل فریت در بین دندریت ها. یا سلول های آستنیت و یا به صورت آستنیت اولیه همراه با فریت به عنوان فاز دوم (AF) خواهد بود. در ساختار مورد حاصل مطابق شکل (9)، فریت دلتا نمایان است.

در منطقه ای در مرکز حوضچه مذاب نرخ سرد شدن به اندازه ای پایین می باشد. که زمان کافی برای جدایش عناصر پایدار کننده فریت، ایجاد شده و در مناطق بین دندریتی فریت تشکیل می شود. در شکل (9) سلول ها و دندریت های آستنیت به رنگ روشن و فریت دلتا. به عنوان فاز دوم با رنگ تیره در ساختار مشاهده می شود.

ساختار فلز جوش پایه نیکلی عمدتاً به صورت دندریتی. همراه با دندریت های ثانویه قابل مشاهده می باشد. در صورتی که در فلز جوش 309L دندریت های ثانویه به سختی نمایان می گردد. و در قسمت هایی از آن، ساختار سلولی وجود دارد. تفاوت در میزان تحت انجماد در جبهه انجماد به دلیل وجود عناصر آلیاژی مختلف به ویژه عناصر آلیاژی. نظیر مولیبدن و نیوبیوم می باشد. که ضریب توزیع تعادلی انجماد آنها به اندازه کافی کوچک تر از یک است.

این عامل سبب ایجاد ریزساختار دندریتی می شود. و فازهای ثانویه در مناطق بین دندریتی و بین دانه ها شکل می گیرد. علاوه بر این، اندازه ریزساختارها نیز با یکدیگر یکسان نبوده. که این پارامتر بر روی خواص جوش مانند استحکام کششی، چقرمگی و حساسیت به ترک انجمادی تأثیرگذار می باشد.

بررسی فصل مشترک جوش

در شکل (10) و (11) فصل مشترک مربوط به نمونه مورد جوشکاری توسط ER309L مشخص است. در فصل مشترک سمت AISI 4130 همان گونه که در شکل (10) نمایان است. رشد به دو صورت مسطح (رونشینی) و هم غیر مسطح قابل مشاهده می باشد. رشد مسطح به علت شیب حرارتی بالا در حوضچه جوش ایجاد می شود. در ادامه جوانه زنی و رشد به صورت سلولی و ستونی در داخل ناحیه که ذوب است نمایان است. که این ساختارها تابع شرایط انتقال حرارت و ترکیب شیمیایی می باشد. در فصل مشترک 316 (شکل (11)) تمرکز فریت در فصل مشترک به خوبی قابل مشاهده است. رشد به صورت غیر مسطح بوده و دانه ها به صورت ستونی در فصل مشترک رشد نموده اند. همچنین رشد دانه های آستنیت در HAZ قابل مشاهده است.

فصل مشترک نمونه مورد جوشکاری توسط ERNiCr-3 در دو شکل (12) و (13) آورده شده است. در فصل مشترک سمت AISI 4130 همان گونه که در شکل (12) مشخص است. رشد به صورت مسطح (رونشینی) قابل مشاهده می باشد. جوانه زنی و رشد به صورت سلولی و ستونی در داخل ناحیه که ذوب می شود مشخص می گردد. و افزایش اندازه ستون ها و سلول ها در این نمونه نسبت به نمونه مورد جوشکاری. توسط ER309L مشخص می گردد. در فصل مشترک 316 (شکل (13)) تمرکز فریت در فصل مشترک به خوبی قابل مشاهده است. علاوه بر آن یک ناحیه ترکیب نمی شود در فصل مشترک مشخص می گردد. که به احتمال زیاد به علت تفاوت زیاد در ترکیب شیمیایی بین فاز پایه و پرکننده ایجاد می شود. رشد به صورت غیر مسطح است و دانه ها به صورت سلولی در ناحیه که ذوب است رشد کردند.

نتایج آزمون کشش

بررسی نمونه های آزمایش کشش (شکل (14)) نشان داد که نمونه مورد جوشکاری با فلز پرکننده ER309L. از فلز پایه 316L دچار شکست گردید. بررسی نتایج موجود در جدول 3 نیز نشان دهنده نقطه تسلیم در محدوده 350 مگاپاسکال. و استحکام نهایی حدود 630 مگاپاسکال می باشد. نمونه مورد جوشکاری با فلز پرکننده ERNiCr-3 مطابق شکل (14) از محل جوش دچار شکست گردید. بررسی نتایج آزمون کشش در جدول 3 نشان دهنده نقطه تسلیم در حدود 370 مگاپاسکال. و استحکام نهایی در حدود 610 مگاپاسکال می باشد. این بدان معناست که ضعیف ترین مناطق در قطعات مورد جوشکاری. به ترتیب فلز پایه 316L و فلز پرکننده ERNiCr-3 می باشد. محل شکست در نمونه های مورد جوشکاری به استحکام اجزای مختلف نمونه در اتصال بستگی خواهد داشت.

به طور معمول فولادهای زنگ نزن آستنیتتی در شرایط کار سرد، نورد گرم و آنیل می شود جوشکاری می شوند. در اکثر موارد پس از عملیات جوشکاری، مقداری نرم شدگی. در منطقه متأثر از حرارت (HAZ) این نوع فولادها رخ می دهد. که به تبلور مجدد و رشد دانه در منطقه متأثر از حرارت (HAZ) مربوط می باشد. این تغییرات در شکل های (11) و (13) قابل مشاهده است. در نتیجه زمانی که آزمون کشش بر روی نمونه های مورد جوشکاری. با فلز یا فلزات پایه از جنس فولاد زنگ نزن آستنیتی انجام میشود. احتمال شکست نمونه در منطقه HAZ افزایش می یابد.

در پژوهش حاضر حضور فریت در منطقه HAZ. و در نزدیکی مرز ذوب هر دو نمونه مطابق شکل های (11) و (13) باعث افزایش استحکام گردیده. همچنین و یا به عبارت دیگر فریت به عنوان یک عامل استحکام دهنده ثانویه عمل نموده. و مقدار استحکام منطقه HAZ را افزایش می دهد و مانع از شدت نمونه ها در منطقه HAZ می گردد. این در حالی است که در مواردی که افزایش اندازه دانه های آستنیت بدون حضور فریت رخ می دهد. احتمال شکست در منطقه HAZ زیاد می باشد.

نتایج آزمون کشش نشان می دهد که از نظر خواص مکانیکی انتخاب فلز پر کننده ER309L. برای این اتصال به علت وجود فریت در ساختار فلز جوش مناسب تر بوده و دارای استحکام کافی می باشد. و اتصال مناسبی ایجاد می نماید. با بررسی دیتاها حاصل از آزمون کشش و انرژی شکست در جدول 3 می توان مشاهده نمود. چقرمگی شکست در نمونه مورد جوشکاری توسط فلز پرکننده ER309L. به میزان قابل توجهی بیشتر از نمونه مورد جوشکاری. توسط فلز پرکننده ERNiCr-3 می باشد. این مسأله را می توان به حضور فریت در ساختار جوش فلز پرکننده ER309L. و ساختار انجمادی نسبتاً متفاوت آن نسبت داد.

نتایج آزمون ضربه

در جدول 3 نتایج آزمون ضربه شارپی برای فلز جوش گزارش گردید. و نتایج انرژی شکست بالایی به میزان 105 ژول را برای فلز پرکننده ER309L نشان می دهد. این میزان انرژی ضربه نسبت به نمونه مورد جوشکاری. با فلز پرکننده ERNiCr-3 در حدود 40 ژول بالاتر می باشد.

تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی مربوط به سطح شکست نمونه ضربه ER309L مورد بررسی قرار گرفت. و در شکل (15) ارائه گردید. در این شکل، خطوط سیلان کاملاً مشخص است و حالت متداوم دارد. مشاهده دیمپل ها و حفرات قیفی شکل و کروی در سطح شکست در شکل (15-الف) نشان می دهد. که نوع شکست در نمونه مورد جوشکاری با فلز پرکننده ER309L کاملاً نرم می باشد. در نمونه مورد جوشکاری با فلز پر کننده ERNiCr-3 مطابق شکل (15-ب) علاوه بر دیمپل ها صفحات تورق. در نقاطی از نمونه قابل مشاهده می گردد. که نشان دهنده شکست نیمه ترد است.

آزمون میکروسختی سنجی

پروفیل سختی معیار مناسبی برای پیش بینی ریزساختار متشکل می باشد. شکل (16) پروفیل سختی افقی از فلز پایه فولاد AISI 316L. تا فلز پایه فولاد AISI 4130 را نشان می دهد. بررسی نمودار سختی در شکل (16) نشان می دهد. دو نمونه در سمت فولاد 316، رفتار کاملاً متفاوتی از هم در منطقه جوش از خود نشان می دهند. سیم جوش ER309L باعث افزایش سختی و سیم جوش ERNiCr-3 باعث کاهش سختی میشود. علت این موضوع را می توان با عنایت به تصاویر متالوگرافی شکل (11) و (13). به تفاوت میزان فریت موجود در نمونه ها و ساختار آنها نسبت داد.

در سمت فولاد AISI 4130 رفتار یکسانی بر دو نمونه حاکم می باشد. و در این سمت یک روند افزایش سختی از سمت فلز پایه به سمت منطقه HAZ. در هر دو فلز پرکننده مشاهده می گردد. که این روند با عنایت به تغییر ساختار از پرلیت و بینیت به مارتنزیت که تمپر است. و بینیت در منطقه HAZ شکل (17) و (18) قابل انتظار می باشد.

در ادامه در منطقه جوش نسبت به فلز پایه 4130. و منطقه HAZ مربوط به آن کاهش سختی مشاهده می شود. که این موضوع به دیل ایجاد ساختار با زمینه آستنیتی می باشد. بازه تغییرات سختی در نمونه بین 150 تا 480 ویکرز می باشد. حداکثر میزان سختی در هر دو نمونه در منطقه HAZ فولاد AISI 4130 مشاهده می شود. که این مسأله به علت وجود مارتنزیت که تمپر است در این منطقه می باشد (شکل 17 و 18).

نتیجه گیری

نتایج حاصل از این پژوهش را می توان در بخش های زیر خلاصه نمود:

1-جوش حاصل از فلز پرکننده اینکونل 82 دارای ریزساختار کاملاً آستنیتی با دانه هایی هم محور بود. و ساختار دندریتی در آن قابل مشاهده بود.

2- رشد سلولی و دندریتی در فلز جوش ER309L همراه با فریت در ساختار مشاهده شد. ریزساختار فلز جوش به صورت زمینه آستنیتی همراه با فریت دلتا در مرز دانه های آستنیت بود.

3- آزمون ضربه نشان دهنده وقوع شکست نرم درتمامی نمونه ها بود. مقدار انرژی شکست اتصالات در فلز پر کننده 309L به میزان قابل ملاحضه ای بالاتر از اتصال با ERNiCr-3 بود. که این موضوع به دلیل وجود فریت در ساختار فلز پرکننده 309L می باشد.

4- نتایج آزمون کشش نشان داد که انتخاب فلز پر کننده ER309L برای این اتصال به علت وجود فریت بیشتر. در ساختار فلز جوش مناسب بوده و دارای استحکام کافی می باشد. چقرمگی شکست در نمونه جوش می دهند توسط فلز پرکننده ER309L. به میزان قابل توجهی بیشتر از نمونه جوش می دهند توسط فلز پر کننده ERNiCr-3 بود.

5- حداکثر میزان سختی در هر دو نمونه در منطقه HAZ فولاد AISI 4130 مشاهده شد. که این مسأله به علت وجود مارتنزیت که تمپر است. و بینیت دراین منطقه می باشد.

دانشگاه فنی و مهندی-دانشگاه اراک

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

فولاد 4130 –گرد 4130 – میلگرد 4130-میلگرد 7218– فولاد ماشینکار- که یک فولاد سخت کار- فولاد جوشپذیر-فولاد حرارتی- فولاد مقاوم بالا – فولاد ابزار- فولاد ضد خوردگی

فولاد 4130

این فولاد آلیاژی 4130 یک آلیاژ به استاندارد ASTM A29 است. استیل 4140 نیز معمولاً به عنوان یک فولاد کرومیلی ، حاوی 0-28/0 درصد کربن ، 8/0 – 1/1 درصد کروم و 15/0 – 25/0 درصد مولیبدن شناخته می شود. این فولاد شبیه فولاد 4140 است. که دارای سطح کربن بالاتری است. که 4130 ماده بهبود می یابد. یا جوش پذیری بالاست. و به ازای مقاومت در برابر ضخامت با گرمای مناسب به راحتی ماشینکاری می شود. فولاد آلیاژ ASTM 4130 ورق نازک بسیار عالی است. فولاد AISI 4130 معمولاً به صورت گرد عرضه میشود.

کاربرد فولاد آلیاژی 4130

از این نوع فولاد عمدتاً در ساخت هواپیمای مسافربری و نظامی و سیستم های پشتیبانی زمینی استفاده می شود.

فولاد آلیاژی 4130 یک ماده با قدرتی متوسط است. اما مقاومت زیادی ار حفظ می کند. و آن را برای مسابقات اتومبیل رانی و هوافضا عالی می سازند.

این فولاد کم آلیاژ به طور گسترده در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار میگیرد. و در برخی از حوزه های کاربردی معمول که به شرح زیر است مورد استفاده قرار می گیرد.

در صنایع: نفت و گاز بعنوان بدنه و پمپ – صنایع خودرو سازی – صنایع هواپیماسازی . در ساخت ابزار ماشین – در ساخت ابزارهای هیدرولیکی و… کاربرد دارد.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:

09121224227

09371901807

02166800251

فکس: 66800546

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

توجه کنید که در این مورد سرعت احیاء بیشتر بوسیله اتفاقاتی که در داخل محلول اتفاق می افتد، کنترل می گردد. تا بوسیله فعل و انفعالاتی که در سط واقع می شوند. پلاریزاسیون اکتیواسیون معمولاً در خوردگی در محیطی که شامل غلظت بالایی از یون های فعال است (مثل اسیدهای غلیظ) واقع می شود. پلاریزاسیون غلظتی موقعی کنترل کننده است که غلظت یونهای احیاء شونده پایین باشد.

(مثلاً اسیدهای رقیق، محلول های نمکی اکسیژن دار). در اکثر موارد پلاریزاسیون غلظتی در مرحله حل شدن در داخل محلول. (واکنش های اکسیداسیون) معمولاً کم بوده. و می توان از آن صرف نظر کرد، پلاریزاسیون غلظتی تنها در واکنش های احیاء اهمیت دارد. تشخیص بین پلاریزاسیون و پلاریزاسیون غلظتی از اهمیت زیادی برخوردار است.

اصول خوردگی

گروه پژوهشی و صنعتی پارسیان فن یاران

شرکت خشکه و فولاد پایتخت (( مدیریت : جواد دلاکان )) صنعتگران عزیز، افتخار داریم. که سی سال تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی. و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام

بطور خلاصه جدول سری گالوانیکی ویژگی های خوردگی گالوانیکی را دقیق تر از جدول emf نشان می دهد. لکن همانطور که بعداً بحث خواهد شد بایستی توجه داشت که در مورد سری گالوانیکی نیز استثنائاتی وجود دارد. لذا هرجا که ممکن باشد بایستی آزمایشات خوردگی در شرایط مورد نظر انجام شود.

5-الکترود مرجع

اگرچه معمولاً برای هر واکنشی میتوان پیل الکتروشیمیایی خوردگی ایجاد نمود. ولی تعداد بینهایت واکنش وجود خواهد داشت که هر اندازه گیری و هم جدول بندی این گونه نتایج غیر ممکن خواهد بود. برای سادگی جدول بندی و محاسبات پتانسیل های پیلها، نظریه پتانسیل نیم پیل ها توسعه پیدا کرده است. پتانسیل یک واکنش نیم پیل انتخابی صفر فرض می شود. و بعنوان مرجع بکار می رود و تمام پتانسیل های نیم پیل های دیگر نسبت به این مرجع صفر محاسبه می شوند. اگرچه برای این نقطه مرجع، هر واکنش نیم پیل را می توان بکار برد، ولی واکنش هیدروژن – یون هیدروژن

مورد قبول همه می باشد، چون به سهولت می توان یک الکترود نیم پیل ساخت. مثلاً واکنش بین روی و هیدروژن را در نظر بگیرید:

چون امکان ساخت یک الکترود از گاز هیدروژن وجود ندارد، از یک الکترود خنثی استفاده می شود. در شکل 10 نیم پیل های روی و پلاتین نمایان و مشخص است. همانطور که در شکل 111 ملاحظه می شود الکترود پلاتین بعنوان یک سطح خنثی برای واکنش الکتروشیمیایی عمل می کند. در نقاط مختلف سطح الکترود پایین، یون های هیدروژن به گاز هیدروژن احیاء می شوند.

و گاز هیدروژن به یون ها هیدروژن اکسید می شود و انتقال الکترون بین این دو نقطه صورت می گیرد. توجه شود که الکترود پلاتین در این واکنش شرکت نمی کند بلکه فقط به عنوان یک سطح خنثی برای واکنش الکتروشیمیایی عمل می کند. برای ساخت الکترود نیم پیل هیدروژن از فلزات زیادی می توان استفاده کرد. ولی پلاتین بخاطر خنثی بودن و سهولت انتقال الکترون روی سطح آن ارجح تر است.

اصول خوردگی

همانطور که در مورد نیم پیل های دیگر نیز اشاره شد غلظت یون های هیدروژن را در اکتیویته واحد می گیرند. و محلول را با گاز هیدروژن با فشار یک اتمسفر اشباع می کنند.

پیل نشان داده شده در شکل 10 دارای پتانسیل 0/763 ولت است و الکترود روی نسبت به هیدروژن منفی خواهد بود.

با استفاده از قرارداد فوق، پتانسیل الکترود هیدروژن صفر فرض می شود و در نتیجه پتانسیل نیم پیل روی 0/76 – ولت خواهد شد. پتانسیل نیم پیل های دیگر را به همین روش می توان محاسبه کرد. در جدول 3 پتانسیل نیم پیل های بعضی واکنش های الکتروشیمیایی نشان داده شده است. این جدول غالباً جدول نیروی الکتروموتوری، پتانسیل نیم پیل یا پتانسیل اکسیداسیون – احیاء نامیده می شود. پتانسیل اکسیداسیون -احیاء را غالباً بطور خلاصه پتانسیل ردوکس می نامند. توجه شود که در تمام موارد این پتانسیل ها مربوط به الکترودهایی در اکتیویته واحد و در 25 درجه سانتی گراد می باشند.

اصول خوردگی

با استفاده از اطلاعات جدول 3 می توان پتانسیل پیل واکنش های الکتروشیمیایی مختلف را محاسبه نمود. توجه شود که قدر مطلق اختلاف پتانسیل بین الکترود مس و الکترود روی تقریباً 1/1 ولت است. و الکترود مس نسبت به روی مثبت است به همین ترتیب اختلاف پتانسیل بین الکترود مس و نقره 0/45 ولت است. و مس نسبت به نقره منفی است. بدین ترتیب استفاده از پتانسیل های ردوکس محاسبه پتانسیل پیل ها را خیلی آسان می کند.

جدول 3- پتانسیل های استاندارد اکسیداسیون – احیا در دمای 25 درجه سانتی گراد

برای تعیین پتانسیل یک سیستم که در آن مواد شرکت کننده در واکنش در اکتیویته واحد قرار ندارد، از معادله نرنست می توان استفاده کرد.

در این رابطه E پتانسیل پیل، E پتانسیل استاندارد پیل. R ثابت گازها، a Oxid و a Red اکتیویته های اجزاء که اکسید هستند. و احیاء شده می باشند. با توجه به معادله بالا با افزایش مقدار جزء اکسید شونده، پتانسیل نیم پیل مثبت تر می شود. در یک واکنش که تک الکترونی باشد. به ازای هر 10 برابر شدن مقدار جزء اکسید شونده، پتانسیل نیم پیل 59 میلی ولت افزایش می یابد.

6- تشریح واکنشهای الکتروشیمیایی

طبیعت الکتروشیمیایی خوردگی را می توان با خورده شدن فلز بوسیله اسید کلریدریک نشان داد. موقعی که یک قطعه روی را داخل اسید کلریدریک وارد می کنیم. واکنش سریع و مداومی اتفاق می افتد. گاز هیدروژن که آزاد است و روی وارد محلول می شود و تشکیل محلول کلرور می دهند. واکنش انجامی به شکل زیر است:

با توجه به اینکه یون کلر در واکنش دخالتی ندارد. این معادله را بصورت زیر می توان نوشت:

بدین ترتیب، روی با یون های هیدروژن اسید ترکیب میشود و تشکیل یون های روی و گاز هیدروژن می دهد. در طی این واکنش، روی اکسید شده و تبدیل به یون های روی می شود. و یون های هیدروژن با گرفتن الکترون هایی که آزاد هستند. توسط روی احیاء شده و تبدیل به هیدروژن شده اند. بدین ترتیب معدله بالا را می توان بسادگی به دو واکنش، اکسیداسیون روی و احیاء یونهای هیدروژن تقسیم نمود.

در واکنش اکسیداسیون ظرفیت افزایش می یابد یا بعبارت دیگر الکترون تولید می شود. در صورتی که در واکنش احیائ ظرفیت کم می شود. یا الکترون مصرف می شود. واکنش کاتدی فوق جزو واکنش های جزئی بوده و هر دو بایستی در یک زمان و با سرعت یکسان روی سطح فلز اتفاق بیافتد. در غیر اینصورت، فلز بطور ناگهانی دارای بار الکتریکی خواهد شد، که غیر ممکن است. این یکی از مهمترین اصول خوردگی است. در مرحله خوردگی فلزات، سرعت اکسیداسیون مساوی سرعت احیاء است. (از نقطه نظر تولید و مصرف الکترون).

مسئله فوق در شکل 12 نشان داده شده است. در اینجا یک اتم روی تبدیل به یون روی و دو الکترون شده است. این الکترون ها که در فلز باقی می مانند، در واکنش احیائ یونهای هیدروژن به سرعت مصرف می شوند. در شکل 12 این دو واکنش بخاطر واضح تر بودنشان، جدا از هم نمایش یافتند. این مسئله که آنها عملاً در یک نقطه اتفاق می افتند، یا خیر، اصل بقاء الکتریکی را نقض نمی کند. در بعضی حالات، واکنش اکسیداسیون بطور یکنواخت روی سطح فلز واقع می شود. در حالی که در برخی موارد دیگر موضعی بوده و در نواحی خاصی اتفاق می افتند.

تا این اواخر تئوری خوردگی معمولاً بر اساس مفهوم نواحی موضعی آندی و کاتدی موجود در سطح استوار بوده است. لکن بیان پدیده خوردگی بر اساس اصول مدرن سینتیک الکترود (تئوری پتانسیل فلز مختلف) حالت عمومی تری دارد. زیرا این تئوری قابل کاربرد به انواع سیستم های خورنده ندارد.

قابل ذکر است که این دو روش تجربه و تحلیل پدیده خوردگی با یکدیگر مغایرت نداشته و تنها نشان دهنده. دو نوع روش مختلف برای نزدیک شدن به مسأله می باشند. در این جزوه بواسطه سادگی و عمومی تر کاربرد از مفهوم سینتیک الکترود استفاده می گردد.

خوردگی روی در اسید کلریدریک یک فرآیند الکتروشیمیایی است. هر واکنش را که بتوان تقسیم به دو یا چند واکنش جزئی اکسیداسیون و احیاء نمود، واکنش الکتروشیمیایی می نامند. تقسیم واکنش های الکتروشیمیایی خوردگی به واکنش های جزئی، مطالعه آنها را آسان تر می کند. آهن و آلومینیوم نیز بوسیله اسید کلریدریک بسرعت خورده می شوند و واکنش های خوردگی آنها عبارتند از:

اگرچه در اولین نگاه این واکنش ها کاملاً مختلف بنظر می رسند. مقایسه واکنش های جزئی اکسیداسیون و احیائ نشان می دهد که واکنش روی در محلول اکسید کلریدریک با واکنش های فوق کاملاً مشابه یکدیگر هستند. تمام این واکش ها مشتمل بر احیاء یون هیدروژن بوده و تنها واکنش های آندی یا اکسیداسیون آنها با یکدیگر فرق دارد.

بدین ترتیب مسئله چگونگی خورندگی اسید کلریدریک، حل می شود. زیرا در هر مورد واکنش کاتدی آزاد شدن گاز هیدروژن است. این مطلب در مورد خورندگی اسیدهای دیگر مثل اسید سولفوریک، فسفریک، فلوریدریک و اسیدهای آلی محلول در آب. مثل اسید فرمیک و اسید استیک نیز صادق است. در هر مورد، تنها یون هیدروژن عامل فعال است و یون های دیگر مثل سولفات، فسفات و استات در واکنش الکتروشیمیایی شرکت نمی کنند.

هنگامی که از نقطه نظر واکنش های جزئی اکسیداسیون و احیاء مسئله را در نظر بگیریم. کلیه انواع خوردگی را می توان در تعداد معدودی از واکنش های عمومی خلاصه نمود. واکنش آندی در هر فرآیند خوردگی، اکسیداسیون فلز به یون های آن می باشد. این مطلب را بصورت کلی زیر می توان نوشت.

در هر مورد تعداد الکترون های تولید شده مساوی با ظرفیت یون می باشد. در خوردگی فلزات چند نوع واکنش کاتدی مختلف وجود دارد که غالباً بصورت یک یا چند تا از واکنش های زیر می تواند اتفاق بیافتد:

آزاد شدن هیدروژن یک واکنش کاتدی متداول است زیرا محلول های اسید یا اسیدی در عمل فراوانند. احیاء اکسیژن نیز خیلی معمولی است زیرا هر محلول آبی که در تماس با هوا باشد قادر خواهد بود این واکنش را انجام دهد. احیاء یون فلزی یا راسب شدن فلز، واکنش های نادرتری بوده و بیشتر در مسیرهای فرآیندهای شیمیایی اتفاق می افتد. تمام این واکنش ها کاملاً مشابه هستند-تمام آنها الکترون مصرف می کنند.

اصول-خوردگی

واکنش های جزئی فوق را می توان برای تفسیر تقریباً تمام مسائل خوردگی بکار برد. مثلاً وقتی که آهن را درون آب یا آبی که در تماس با اتمسفر قرار دارد. فرو ببریم خوردگی واقع می شود (مثال عملی در این مورد. زنگ زدگی بدنه اتومبیل در اثر رطوبت هوا، یا زنگ زدگی یک ستون فولادی در آب دریا می باشد). واکنش های آندی عبارت است از:

چون محیط مورد نظر در تماس با اتمسفر قرار دارد بنابراین حاوی اکسیژن حل شده می باشد. آب و آب دریا تقریباً خنثی هستند و بدین ترتیب واکنش کاتدی عبارت خواهد بود از:

با توجه به این که یون هاهی سدیم و کلر در واکنش شرکت نمی کنند، واکنش کلی از جمع دو واکنش فوق بدست می آید:

رسوبات هیدروکسید فرو از محلول جدا می شوند لکن این ترکیب در محلول های اکسیژن دار ناپایدار بوده و هیدروکسید فریک اکسید می شود.

محصول نهایی همان زنگ معروف آهن است.

مثال کلاسیک واکنش های جابجایی، واکنش روی با محلول سولفات مس، راسب شدن فلز را نشان می دهد.

ابتدا روی به وسیله لایه از مس پوشش می گردند و در نهایت جرم متخلخلی از مس و محلول سولفات روی خواهیم داشت.

هنگام خوردگی ممکن است بیشتر از یک واکنش اکسیداسیون و احیاء صورت بگیرد. هنگام خوردگی یک آلیاژ، فلزات تشکیل دهنده آن بصورت یون های خود به داخل محلول می روند. زمانی موضوع اهمیت بیشتری پیدا می کند که بیش از یک واکنش احیاء انجام می پذیرد. مثلاً وضعیتی را در نظر بگیرید که در آن روی در اسید کلریدریک هوادار خورده می شود. در این حالت دو واکنش کاتدی امکان پذیر است. آزاد شدن هیدروژن و احیاء اکسیژن، این مسئله در شکل 13 نشان داده شده است.

روی سطح فلز روی دو واکنش مصرف کننده الکترون وجود دارد. چون سرعت های اکسیداسیون و احیاء بایستی مساوی باشند. افزایش کل سرعت احیاء، باعث افزایش سرعت حل شدن روی در محلول می گردد. بنابراین محلول های اسیدی حاوی اکسیژن حل شده، خورنده تر از اسیدهای عاری از اکسیژن می باشند. احیاء اکسیژن یک وسیله دیگر مصرف الکترون را آماده می سازد.

اگر عوامل اکسید کننده دیگری نیز در محلول های اسیدی وجود داشته باشند، حالت مشابهی بوجود می آید. یک ناخالصی که در اسید کلریدریک صنعتی تقریباً همیشه وجود دارد. یون فریک بصورت کلروفریک می باشد. در چنین اسید صنعتی، فلزات خیلی سریعتر خورده می شوند. زیرا در این حالت نیز دو واکنش کاتدی وجود دارد. آزاد شدن هیدروژن و احیاء یون فریک:

وابستگی واکنش های آندی و کاتدی به یکدیگر، می توان با تقلیل سرعت هر یک از این واکنش ها، سرعت خوردگی را کاهش داد. در مورد فوق که اسید ناخالص وجود دارد. اگر یون های فریک آنها حذف نمایی. کل مقدار واکنش های کاتدی کم می شود. با قطع ارتباط هوا با محلول های آبی یا حذف هوایی که در آن حل شده، واکنش احیاء اکسیژن نیز حذف می گردد. اگر آب دریا بدون اکسیژن داشته باشیم. آهن در آن خوردگی پیدا نمی کند. زیرا در این حالت واکنش کاتدی وجود ندارد.

اصول خوردگی

هنگامی که سطح یک فلز را با رنگ یا پوسته های عایق دیگر می پوشانیم. سرعت واکنش های کاتدی و آندی هر دو تقلیل می یابند و خوردگی متوقف می گردد. ممانعت کننده های خوردگی موادی هستند که وقتی مقدار کم از آنها را به محلول خورنده اضافه نماییم. خورندگی آن محلول کم می شود. طرز عمل ممانعت کننده های خوردگ ایجاد اختلال در واکنش های کاتدی یا آندی، یا هر دو می باشد. اکثر این ممانعت کننده ها ترکیبات آلی هستند و طرز عمل آنها تشکیل پوسته نازک. و نفوذ ناپذیری روی سطح فلز یا ایجاد اختلال در یکی از واکنش های کاتدی یا آندی می باشد.

آمین هایی که جرم مولکولی بالایی دارند مانع از واکنش آزاد شدن هیدروژن می شوند و در نتیجه سرعت خوردگی کاهش می یابد. واضح است که خوردگی یک فلز مستلزم هدایت الکتریکی بالا در فلز و الکترولیت مربوطه است. البته افزایش مقاوت فلز عملی نیست زیرا وقتی که نقاط آندی و کاتدی روی یک سطح قرار دارند. محل آنها کاملاً مشخص نیست و همچنین قابل پیش بینی هم نیستند. ولی می توان مقاومت الکتریکی الکترولیت یا محیط خورنده را افزایش داد و بدین ترتیب سرعت خوردگی را کم نمود. آب خیلی خالص خورندگی خیلی کمتری نسبت به آبهای ناخالص یا آبهای طبیعی دارد. علت این امر بالا بودن مقاومت الکتریکی آب خیلی خالص می باشد.

اصول خوردگی

پلاریزاسیون غلظتی و فعالیتی

بدلیل اهمیت پلاریزاسیون در درک رفتار خوردگی و واکنش های آن، در اینجا مسئله پلاریزاسیون بطور مختصر بحث می شود.

سرعت یک واکنش الکتروشیمیایی بوسیله فاکتورهای شیمیایی و فیزیکی مختلفی کنترل می شود. بدین ترتیب بیان می شود واکنش الکتروشیمیایی در اثر فاکتورهای محیطی پلاریزه یا مختل شدند. دو نوع پلاریزاسیون، یعنی پلاریزاسیون اکتیواسیون و پلاریزاسیون غلظتی را در اینجا مورد بحث قرار می دهیم.

پلاریزاسیون اکتیواسیون به یک واکنش الکتروشیمیایی که بوسیله ترتیب مراحل مختلف واکنش در فصل مشترک فلز-الکترولیت کنترل می گردد، اطلاق می شود. این مطلب را بسادگی می توان با در نظر گیری اتفاقاتی که در واکنش آزاد شدن هیدروژن روی سطح فلز روی. در حین خوردگی در اسید اتفاق می افتد، نشان داد.

در شکل 14 بطور شماتیک مراحل مختلفی که احیا هیدروژن روی سطح روی می تواند طی کند، معلوم و مشخص و نمایان است. این مراحل همچنین می توانند در حین احیاء هر یونی بر روی سطح فلز، انجام شوند. قبل از آن که واکنش بتواند انجام شود یون های هیدروژن بایستی جذب سطح بشوند یا به سطح متصل شوند (مرحله 1). بعد از این مرحله، انتقال الکترون (مرحله 2) بایستی اتفاق بیافتد. در این مرحله یون هیدروژن احیا می شود.

سپس بایستی دو اتم هیدروژن با همدیگر ترکیب شوند و تشکیل مولکول هیدروژن را بدهند (مرحله 3). مرحله بعدی، تجمع مولکول های هیدروژن برای تشکیل حبابت هیدروژن (مرحله 4) می باشد. سرعت احیاء یون های هیدروژن بوسیله کندترین مرحله کنترل می گردد. مکانیزم های مختلفی برای احیاء هیدروژن پیشنهاد گردید. که اکثر آنها پیچیده تر از تصویر فوق الذکر هستند.

اصول خوردگی

پلاریزاسیون غلظتی به واکنش های الکتروشیمیایی که بوسیله نفوذ یا دیفوزیون در الکترولیت کنترل می شود، اطلاق می گردد. این مسئله در شکل 15 در مورد واکنش آزاد شدن هیدروژن مشخص است. در اینجا مقدار یون های هیدروژن در محلول کاملاً پایین است، و سرعت واکنش بوسیله دیفوزیون هیدروژن به سطح فلز کنترل می گردد.

مبانی سلهای الکتریکی – ویژگی یک واکنش شیمیایی در این واقعیت پنهان است که انجام آن همراه با گرفتن و یا دادن الکترون همراه است. این نوع واکنش را به صورت زیر نشان می دهند.

اصول خوردگی

که در آن Red عامل کاهنده (دهنده الکترون) و OX عامل اکسنده (دریافت کننده الکترون). و n تعداد الکترون های (-e) شرکت کننده در واکنش است.

یک عامل کاهنده و یک عامل اکسنده را که طبق واکنش بالا به هم ربط پیدا می کنند. اغلب زوج اکسایش – کاهش و واکنش را واکنش اکسایش-کاهش می نامند.

در یک محلول، الکترون به صورت آزاد وجود ندارند، لذا الکترون های که منتشر می شوند. در یک واکنش اکسایش باید همزمان با انجام یک واکنش کاهش به مصرف برسد.

یک راه حل ممکن برای این منظور آن است که تماس بین واکنش اکسنده و کاهنده. که هر دو در محلول وجود دارند انجام گیرد، برای مثال:

راه دیگر، انجام واکنش در یک پیل الکتروشیمیایی مطابق (شکل1) است. یک پیل الکتروشیمیایی از نوع معمولی شامل دو الکترود است که توسط الکترولیت با هم در ارتباط هستند. الکترودها از جنس رسانای الکترون درست می شوند. مانند یک فلز که در تماس با یک الکترولیت است. الکترولیت اغلب یک محلول آبی است که قادر به رسانش الکتریسیته است. از ویژگی الکترولیت این است که جریان در داخل آن به وسیله یونها انتقال می یابند. الکترودی که از آن جریان الکتریسیته مثبت وارد الکترولیت می شود. آند و الکترودی که از آن، جریان الکتریسیته، الکترولیت را به سمت الکترود ترک می کند کاتد نام دارند.

عبور جریان الکتریسیته از سطح یک الکترود در یک جهت یا در جهت دیگر همواره با یک واکنش الکتروشیمیایی همراه است. که آن را در یک واکنش الکترودی می نامند. واکنش الکترود در آند یا واکنش آندی همواره یک واکنش اکسایش است و واکنش کاتدی همواره یک واکنش کاهش می باشد.

یک پیل الکتروشیمیایی که در آن عبور جریان به کمک نیروی یک منبع خارجی صورت می گیرد، پیل الکترولیتی نام دارند. یک پیل الکتروشیمیایی را که خود جریان الکتریکی را تولید می کند را پیل گالوانیکی می نامند.

قانوان فارادی

نتیجه ورود جریان به الکترولیت خروج آن از الکترولیت همواره با واکنش های الکترودی همراه است. که به صورت تغییراتی در سازنده های الکترود یا محیط اطراف الکترود ظاهر می شوند. کمیت های تبدیل شده در طی واکنش های الکترودی متناسب است با مقدار جریانی که از سطح الکترود عبور می کند. و این پدیده بر طبق فاردای تعریف می شود. بر طق این قانون، برای تبدیل یک مول الکترون (-e) ، 96500 کولن (آمپر ثانیه) یا 26/8 (آمپر-ساعت) الکتریسیته لازم است.

بازدهی جریان برای یک واکنش الکترودی معین بخشی ا جریان است که برای انجام واکنش در سطح الکترود لازم است. مابقی جریان توسط واکنش های دیگر الکترودی مصرف می شود که به طور همزمان در سطح الکترود دیگر انجام می گیرد.

قطبش

هرگاه یک قطعه فلز Me. در داخل محلول آبی حاوی یون های فلزMe +n قرار داشته باشد. در این صورت، واکنش الکترودی در سطح الکترود صورت می گیرد و آن قدر ادامه می یابد تا به تعادل برسد:

اصول خوردگی

وجود این لایه مضاعف الکتریکی به این معنی است. که اکنون قطعه فلز دارای یک پتانسیل الکتریکی به نام پتانسیل گالوانیکی (1 Φ) در مقابل پتانسیل گالوانیکی محلول (2 Φ) است.

اصول خوردگی

اختلاف پتانسیل گالوانیکی ( 2 Φ) – (Φ 1) را معمولاً با اندازه گیری مستقیم نمی توان تعیین کرد. ولی مقدار نسبی آن را می توان با مقایسه پتانسیل گالوانیکی تفاضلی الکترود مرجع اندازه گرفت.

مکانیزم الکتروشیمیایی

فرآیند خوردگی غالباً الکتروشیمیایی است. عملکرد خوردگی در محیط آبی مشابه مکانیزم یک پیل می باشد. که از یک الکترود ذغال در وسط، بدنه فلز روی و الکترولیت NH4CI متشکل است. نقش گرانول های کربن برای بهبود هدایت و دی اکسید منگنز بعنوان وا قطبی کننده در اینجا مطرح نیست. هنگامی که لامپی به دو قطب پیل وصل شود، روشن میشود و انرژی الکتریکی برای روشن ماندن لامپ توسط واکنش دو الکترود تأمین می گردد. در الکترود ذغالی (قطب مثبت)، احیاء شیمیایی صورت می گیرد. و در الکترود منفی اکسایش شیمیایی صورت میپذیرد و فلز روی به یون روی هیدارته مبدل می گردد.

اصول خوردگی

و خواهیم داشت:

KIT=وزن فلز وکنش کننده

K= معادل الکتروشیمیایی (گرم در کولمب)

I= جریان برحسب آمپر

T= زمان بر حسب ثانیه

معادل الکتروشیمیایی یا معادل یک کولمب وزن (گرم) که معادل یک کولمب جریان الکتریسیته می باشد. و از تقسیم وزن هم ارز (گرم=اکی والان گرم) هر عنصر یا بنیان بر حسب گرم بر عدد فارداه بدست می آید.

در مورد فلز روی معادل الکتروشیمیایی برابر4- 10 × 3/39 گرم بر کولن است. اگر دو قطب اتصال کوتاه شوند، ظرف چند ساعت بدنه پیل سوراخ می شود. اگر دو قطب وصل نباشند روی سالها دست نخورده باقی می ماند. و اگر به مقدار کمی مصرف شود مربوط به وجود ناخالص های سطح فلز روی (نظیر آهن) می باشد. که به دلیل تشکیل پیل های موضعی است. که باعث کمی گرما در اطراف خود می شود (شکل 4).

تا زمانی که سطح فلز خشک بماند جریان موضعی و خوردگی ناشی از آن وجود نخواهد داشت. ولی در معرض آب و محلول های آبی این پیل ها شروع به فعالیت نموده. واکنش تبدیل شیمیایی فلز به محصول خوردگی آغاز می گردد. و به عبارت دیگر غالباً عامل خوردگی در آب، قلیایی ها، اسیدها و محلول های نمک می باشند. هرگاه ناخالصی های فلز تشکیل دهنده الکترودهای پیل موضعی باشند، فلز فاقد ناخالصی دارای مقاومت چشم گیر در برابر خوردگی خواهد بود.

آلومینیوم و منیزیم تجارتی در مقایسه با نوع خالص در آب دریا و اسیدها مقاومت کمتری در برابر خوردگی دارند. همین حالت در مورد فلز روی در اسید کلریدریک وجود دارد. ولی همیشه وضعیت به این منوال نیست. انواع دیگری از پیل های خوردگی نیز می توانند در اثر تغییرات محیطی، مانند غلظت یا دما فعال باشند. این نوع پیل ها بعداً مورد بحث قرار خواهند گرفت.

بعنوان مثال هنگامی که در آب پر از هوا قرار می گیرد. الکترود منفی سطوح پوشش می شود، با احتمالاً زنگ متخلخل (اکسید آهن) می باشد. و الکترود مثبت نواحی در معرض اکسیژن الکترودهای مثبت و منفی با پیشرفت واکنش خوردگی با یکدیگر تعویض میشود. تغییر مکان می دهند و بر این روال آهن تجارتی و خالص در آب اشباع شده از هوا با سرعت یکسانی خورده می شوند.

اصول خوردگی

تشکیل پیلها با دو الکترود

دو هادی الکتریکی (الکترود) فرو برده شده در یک الکترولیت پیل گالوانیکی را تشکیل می دهند. اگر دو قطب این پیل توسط یک هادی به همدیگر اتصال کوتاه گردد. از طریق سیم جریان مثبت از قطب مثبت به منفی برقرار می گردد. در یک هادی فلزی جریان توسط حامل های بار منفی صورت می گیرد. و در حقیقت جریان الکتریسیته حرکت الکترون ها در فلز می باشند. طبق قرارداد، مراد از جریان الکتریسیته حرکت جریان مثبت از قطب مثبت به منفی می باشند. هرجایی که از جریان نام برده نشود، منظور بار مثبت می باشد.

در درون الکترولیت جریان توسط دو نوع حامل بار مثبت و منفی برقرار می گردد. یون نامیده می شوند. جریان حمل شده توسط هر یون بستگی به بار الکتریکی و تحرک آن یون دارد. کل جریان مثبت و منفی.الکترودی که در آن اکسایش شیمیایی صورت می گیرد (جریان مثبت از الکترود خارج و به داخل الکترود واد می گردد) آند نامیده می شود.

نمونه های واکنش آندی:

الکترودی که در آن احیاء شیمیایی رخ می دهد (جریان مثبت از الکترولیت به الکترود وارد می شود) کاتد خوانده می شود.

نمونه های واکنش کاتدی:

واکنش اکسایش یا آندی افزایش ظرفیت یون و تولید الکترون را در بر دارد. و کاهش ظرفیت یون و مصرف الکترون نشانه واکنش کاتدی یا احیاء می باشد. واکنش های کاتدی و آندی باید همزمان و با یک سرعت در نواحی مربوطه روی سطح فلز انجام شوند. اگر چنین نباشد باید فلز خود به خود باردار گردد. که غیر ممکن است.

و در حقیقت مهمترین اصل در خورندگی برابر بودن سرعت اکسایش با سرعت احیاء می باشد. (از نقطه نظر تولید و مصرف الکترون) ممکن است در یک واکنش خوردگی چند واکنش اکسایش یا احیاء صورت بگیرد. از آنجا که واکنش های اکسایش و احیائی که در حین خوردگی رخ می دهند به هم وابسته می باشند. می توان با کاهش سرعت هر یک از این دو نوع واکنش، خوردگی را کند نمود.

مثلاً اگر سطح فلز با رنگ یا پوششی غیرهادی پوشنده شود. سرعت هر دو واکنش کاتدی و آندی را کاهش می دهد. یا کاهش سرعت واکنش کاتدی یا آندی به کمک افزودن درصد ناچیز ممانعت کننده کاهش می یابد.

انواع پیل

پیل ها از نظر ساختاری به دو دسته 1- پیل های با الکترود غیر مشابه 2- پیل های با الکترود مشابه تقسیم بندی می شوند.

1- پیل الکترودهای غیر مشابه

این پیل قبلاً با مثال پیل خشک تشریع شده است. این پیل ها از دو فلز (الکترود) غیر همنام و سیالی به نام الکترولیت تشکیل شده اند. به عنوان مثال، فلزی که بر روی سطح خود دارای ناخالصی های هادی الکتریسیته به صورت فاز جداگانه است. لوله مسی در تماس با لوله آهنی، فلز کار سرد شده در تماس با همان فلز که آنیل شده است. فلز مرزدانه در تماس با فلز خود دانه، یک کریستال در یک جهت آرایش با کریستالی. در آرایش متفاوت همگی نمونه هایی از پیل های غیر مشابه می باشند (شکل 5).

2-پیل الکترودهای مشابه

این پیل ها از دو فلز (الکترود) همنام که دارای تاریخچه یکسان باشند و سیالی به نام الکترولیت تشکیل می شود. منظور از تاریخچه یعنی تمامی عملیاتی که بر روی فلز آند از قبیل ترکیب شیمیایی، روند تولید، عملیات حرارتی. عملیات ماشینکاری و غیره انجام می گیرد، بر روی فاز کاتد نیز انجام گردد. این پیل ها به سه دسته پیل های اختلاف غلظت، پیل های اختلاف دمشی و پیل های اختلاف درجه حرارت تقسیم بندی می شوند.

3- این پیل ها دارای دو الکترود مشابه در تماس با محلول های با ترکیب شیمیایی متفاوت می باشند. نمونه ای از پیل اختلاف غلظت، پیل غلظت نمکی می باشد، مانند مس در سولفات مس رقیق (آند) و مس در سولفات مس غلیظ (کاتد). مس در محلول رقیق تر حل و در محلول غلیظ تر را سبب می شود (شکل 6).

واکنش های آندی و کاتدی به شرح ذیل می باشد:

اصول خوردگی

4- پیل های اختلاف دمشی

نوع دوم پیل، اختلاف دمشی می باشد و در عمل اهمیت زیادی دارد. این پیل را می توان با دو الکترود آهن در محلول رقیق کلرید سدیم نشان داد که اطراف یک الکترود (کاتد) اشباع از هوا باشد. (با دمیدن هوا در محلول) و اطراف الکترود دیگر (آند) فاقد هوا (با دمیدن نیتروژن در محلول). اختلاف غلظت هوا موجب اختلاف پتانسیل و برقراری جریان می گردد (شکل7).

این پیل در شیارها و زیر رسوبات یا خط سطح آب می تواند موجب خوردگی گردد (شکل های 8 و 9).

در زیر رسوب یا سطح آب غلظت اکسیژن کمتر از قسمت های در معرض هوا می باشد. در مورد فلزات و آلیاژهای روئین در معرض آب دریا این پیل سبب خوردگی خواهد شد.

اصول خوردگی

5- پیل اختلاف دما

اجزاء این پیل الکترودهایی از یک فلز با دمای متفاوت و در الکترولیت با ترکیب شیمیایی اولیه یکسان می باشند. در مورد مبنای تئوری و اهمیت علمی آن اطلاعات کمی وجود دارد و احتملاً در دستگاهایی مانند مبدل های حرارتی. گرم کننده های مغروق، جوشاننده ها و نظیر آنها فعال می باشد. در محلول سولفات مس الکترود مس گرم تر کاتد و الکترود سردتر آند است.

اصول خوردگی

سرب نیز به همین شکل می باشد. ولی قطب ها در مورد نقره عکس است. در مورد آهن در محلول رقیق کلرید سدیم حاوی هوا الکترود گرمتر نسبت به سردتر آند می باشد. و در مدتی حدود چند ساعت بسته به سرعت حرکت محلول و اتصال کوتاه بودن یا نبودن قطب ها معکوس می شوند. در عمل پیل های خوردگی ممکن است تلفیقی از هر سه نوع مورد بررسی باشند.

جداول اکسایش و کاهش

زمانی که یک واکنش الکتروشیمیایی از حالت تعادل خود دچار آشفتگی می گردد. پایداری نسبی نمونه ها در واکنش تغییر می کند. که این تغییر به واسطه آشفتگی، مربوط به پتانسیل الکترود اندازه گیری گردید که با پتانسیل الکترود تعادل واکنش متفاوت است. اگر پتانسیل الکترود مورد اندازه گیری نسبت به پتانسیل الکترود تعادل مثبت باشد. واکنش ذیل بطور برگشت ناپذیر از چب به راست پیش می رود و برعکس.

-ne+ نمونه اکسید شده = نمونه های احیاء شده

دیاگرام های پوربه رابطه بین پتانسیل های الکترود واکنش های الکتروشیمیایی و PH را نشان می دهند. و این دیاگرام ها در تشخیص پایداری نواحی مربوط به نمونه های شیمیایی مختلف در محلول کمک شایانی می نمایند.

با توجه به دیاگرام پوربه H2O می توان پی برد که آب در پتانسیل های بین خطوط a و b پایدار بوده. و در خارج آن ناپایدار می باشد. همچنین مطابق این دیاگرام فلزات از نظر فعالیت به 5 دسته تقسیم می شوند:

1-فلزات خیلی نجیب

پتانسیل احیای فلزاتی مانند طلا، نقره و پلاتین بسیار بالاتر از پتانسیل احیای آب می باشد. بنابراین، این گونه از فلزات اصلاً نیازی به حفاظت کاتدی ندارند.

2- فلزات نجیب

پتانسیل احیای این فلزات (مانند مس) بین پتانسیل احیای آب و پتانسیل احیای هیدروژن می باشد. بنابراین، این نوع فلزات در محیط های بدون اکسیژن خوردگی پیدا نمی کنند. ولی در محیط های اکسیژن نیاز به حفاظت کاتدی دارند.

3- فلزات فعال

پتانسیل این گونه فلزات (مانند آهن) زیر پتانسیل احیای هیدروژن می باشد. بنابراین، این فلزات در محیط های حاوی اکسیژن در تمام pH ها باید حفاظت شوند. و در محیط های بدون اکسیژن در pH های اسیدی نیاز به حفاظت دارند.

اصول خوردگی

4-فلزات خیلی فعال

پتانسیل این گونه فلزات (همانند آلومینیوم، تیتانیوم) بسیار کمتر از پتانسیل احیای هیدروژن می باشد. بنابراین اینگونه فلزات در هر محیط و در هر pH نیاز به حفاظت خواهند داشت. این فلزات به محض قرار گیری در این گونه محیط ها و به محض نشست لایه اکسید روی آنها رویین می شوند. همچنین جریان خیلی زیادی جهت حفاظت آنها نیاز می باشد.

اصول خوردگی

5-فلزات رویین شونده

این فلزات در محیط ابتدا خوردگی پیدا می کنند. و لایه اکسید تشکیل می گردد و این لایه مانند سپری از خوردگی فلز جلوگیری می کنند. در این حالت لازم نیست که جریان آن قدر وارد شود تا پتانسیل به E0 فلز برسد. بلکه می توان جریان را به اندازه ای تزریق کرد که پتانسیل فلز در محدودۀ پتانسیل رویین شدن قرار گیرد.

اختلاف پتانسیل بین فلزات تحت شرایط غیر خورنده می تواند اساس پیش بینی تمایل خوردگی بیان شود. بطور خلاصه، پتانسیل بین فلز در تماس با محلول حاوی تقریباً یک اتم گرم یون فلز مربوطه (اکتیویته واحد). در یک درجه حرارت ثابت به دقت اندازه گیری می شود. جدول 1، که غالباً جدل نیروی الکتروموتوری یا جدول emf نام دارد. طرز قرار گیری فلزات مختلف را نسبت به یکدیگر نشان می دهد. برای سادگی کلیه پتانسیل ها را نسبت به یک الکترود مرجع +H2 / H که بطور دلخواه صفر فرض می شود می سنجند.

پتانسیل بین فلزات مختلف را با گرفتن اختلاف بین پتانسیل استاندارد emf آنها حساب می کنند. مثلاً اختلاف پتانسیل بین الکترودهای مس و نقره 0/462 ولت است. اختلاف پتانسیل بین مس و روی 1/1 ولت است. برای آلیاژهایی که از دو یا چند جزء فعال تشکیل می شوند. بدست آوردی پتانسیل آزاد عملی نیست. لذا در جدول 1 فقط فلزات خالص وجود دارند.

A387 – فولاد A387-صفحه ی فولادی CL2-صفحه فولادی CL1فولاد ضد زنگ – فولاد ضد خوردگی – فولاد حرارتی- ASTM

ASTM A387 CL1- صفحه فولاد CL2- ورق ASTM A387-ورق مخزنی – ورق مخازن تحت فشار- ورق ضد خوردگی

ASTM A387 CL1، CL2 فولاد درجه یک نوع فولاد است که با ترکیب cr، Mo.، Cr-Mo میباشد. که عمدتا برای مخازن تحت فشار بالا و بالا استفاده میگردد. گرید فولاد A387 gr 12 CL1 / A387gr 12 CL2 مطابق با استاندارد ASTM ترکیبات شیمیایی. و خواص مکانیکی صفحات فولادی ASTM A387CL1 / A387CL2.

فولاد A387 CL1، CL2 ورق فولاد آلیاژی کروم-مولیبدن را برای دیگهای جوش داده شده. و مخازن تحت فشار برای فعالیت هایی. با درجه حرارت بالا طراحی و تولید میشوند.

این نوع از فولاد با گریدها و مشخصات و نمرات. 2، 12، 11، 22، 22L، 21، 21L، 5، 9 و 91 ساخته. و به بازار تقاضا در بخش صنعت عرضه میشود.

این نوع فولاد با روش حرارت متناوب و باز پخت تولید میشود. این نوع فولاد A387 gr11 / 12 CL1 / 2 با آنالیز و انجام پروسه حرارت ایجاد میشود. و مطابق با الزامات و عناصر شیمیایی موجود آن با نام های کربن.، منگنز، فسفر، گوگرد، سیلیکون، کروم، مولیبدن، نیکل، وانادیوم.، کلومیمیم، بور، نیتروژن، آلومینیوم، تیتانیوم ، و زیرکونیوم نوع گرید آن مشخص میگردد.

این نوع فلز برای ارزیابی نوع مقاوم آن تحت آزمایشات تنش قرار میگیرد . و همچنین با مقادیر مورد نیاز هر بخش از صنعت. میزان استحکام کششی و میزان مقاومت و ضخامت آن کنترل میگردد.

ارزیابی ریز ساختار و خواص مکانیکی اتصال غیر همسان فولاد A387-gr.11 و A240-tp-.316

اتصال غیر همسان فولادهای فریتی کم آلیاژ به فولادهای زنگ نزن آستنیتی.- در گذشته بصورت وسیعی در صنایع بکار گرفته شده است. دو فولاد زنگ نزن آستنیتی A240-tp.316 .و فولاد کم آلیاژ فریتی A387-gr.11 توسط جوشکاری قوسی تنگستن. تحت گاز محافظ با دو جریان ثابت و پالسی و با استفاده از دو نوع فلز. پرکننده ی Er309l و Ernic-3 بهم جوش داده شدند.

پس از آزمونهای متالوگرافی آزمون تعیین ترکیب شیمیایی، ریز سختی سنجی، کشش و ضربه، مشخص گردید .که بطور کلی، نمونه های جوشکاری شده توسط جریان پالسی – بدلیل گرمای ورودی کمتر. و ایجاد اختلاط بیشتر در حوضچه ی جوش، ضمن کاهش وقوع پدیده های نا مطلوب متالوژیکی. مانند تشکیل منطقه ی کمبود از کربن، منطقه ی انتقالی و منطقه ی مخلوط نشده، بهبود. خصوصیت مکانیکی اتصال را در بر داشتند. نتایج نشان دادند که فلز پر کننده ی پایه نیکل، بدلیل محدود کردن نفوذ کربن.به درون حوضچه ی جوش و کاهش احتمال تشکیل منطقه ی. انتقالی نسبت به فلز پرکننده ی دیگر، مطلوب تر است.

در گذشته اتصال دهی ناهمجنس فولادهای فریتی کم آلیاژ به فولادهای زنگ نزن آستنیتی بطور گسترده ایی در مولدهای بخار، مبدل های حرارتی و تجهیزات لوله کشی در نیروگاه ها، پالایشگاه ها و صنایع پتروشیمی بکار رفته است. بطور مثال : در نیروگاههای با سوخت فسیلی، لوله های مرحله ی پیشگرم دیگهای بخار از نوع و جنس فولادهای کم آلیاژ هستند.

و لوله های بخش فوق گرمایش بدلیل دما و فشار کاری بسیار بالاتر، از نوع و جنس. فولاد زنگ نزن انتخاب میشوند. این انتخاب ، سبب صرفه جویی چشمگیر در هزینه ها خواهد شد. این اتصال به آسانی با اغلب روشهای مرسوم به خصوص جوشکاری قوسی تنگستن تحت گاز محافظ gtaw. و جوشکاری قوس الکترود روپوش دار smaw تولید شده است. مورد دیگر برای کاربرد این نوع اتصال، روکش کاری فولادهای کربنی یا کم آلیاژ. با فولادهای زنگ نزن آستنیتی یا آلیاژ پایه نیکل است. با این روش، میتوان مقاومت به خوردگی مخزن های از جنس فولاد کربنی. را با صرف کمترین هزینه تا مقدار قابل توجهی بهبود بخشید.

فرآیند اتصال بین فولاد زنگ نزن آستنیتی و فولاد کم آلیاژ فریتی، چند پدیده ی متالوژیکی قابل توجه به همراه دارد. یکی از پدیده هایی که در هنگام جوشکاری، عملیات حرارتی پس از جوشکاری و در حین قرارگیری در شرایط کاری برای این نوع اتصال رخ میدهد، انتقال کربن از فولاد کم آلیاژ به سمت ناحیه ی جوش میباشد.

این پدیده موجب ایجاد یک منطقه ی کمبود از کربن Carbon Depleted Zone,CDZ در ناحیه ی متأثر از حرارت در فولاد کم آلیاژ و در مجاورت مرز ذوب میشود. تحقیقات نشان داده اند که این منطقه ی کمبرد از کربن احتمالاً در معرض ترک خوردگی خزشی قرار خواهد گرفت. پروسه ی انتقال کربن، شامل انحلال کاربیدها در فولاد فریتی و نفوذ کربن بدرون حوضچه ی جوش میگردد. نیروی محرکه برای این پروسه، وجود شیب غلظتی کربن یا شیب اکتیویته ی کربن بین فولاد فریتی کم کروم و فلز جوش آستینی پر کروم است.

در اتصال های جوش بین دو فولاد نا همسان آستینی – فریتی، وجود منطقه ی انتقالی یا اختلاط جزیی درون حوضچه ی جوش و در مجاورت فولاد فریتی گزارش شده است. در این منطقه، اختلاط بین فلز جوش و فلز پایه ناقص است. و ترکیت شیمیایی آن شیئ از ترکیب فلز پایه تا فلز جوش است. پهنای منطقه ی انتقالی مطابق با نتایج آزمونهای انجام گرفته، بین 20 الی 100 میکرون و تابع عواملی ماننند ترکیب شیمیایی و میزان حرارت ورودی است.مرزی که این منطقه را از حوضچه جدا میکند. با مرز ذوب موازی است. و بعنوان مرز نوع II شناخته میشود. شناخت این ناحیه، در جوشهای نا همسان فریت به آستنیت بسیار اهمیت دارد. زیرا طبق آنچه پیش تر گفته شد . این منطقه یکی از مناطقی است که در معرض وقوع آسیب های زیادی میباشد.

شرکت خشکه و فولاد پایتخت صنعتگران عزیز، افتخار داریم که سالها تجربه گرانبهای خویش را در زمینه عرضه انواع ورق آلیاژی و انواع فولاد آلیاژی برای خدمت رسانی به شما هموطنان کشور عزیزمان ایران ارائه می دهیم. پیشاپیش از اینکه شرکت خشکه و فولاد پایتخت را جهت خرید خود انتخاب می نمایید سپاسگزاریم.
ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

ارتباط با ما در شبکه های اجتماعی

https://t.me/foolad_paytakht تلگرام

https://www.instagram.com/folad_paytakht اینستاگرام

https://www.instagram.com/foolad_paytakht.ir اینستاگرام