سرعت خوردگی
شنبه 22 / 7 / 1393 ساعت 16:8 | بازدید : 2783 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )
خوردگی

یکی از کهن‌ترین آثار خوردگی مربوط به دیوار آهنی قفقاز است که به فرمان کورش هخامنشی ساخته شد و بدستور وی روی آن را با مس پوشش دادند. آغاز پژوهش بگونه امروزی در انگلستان پس از غرق شدن کشتی جنگی HMS Alarm در سال ۱۷۶۱ میلادی بود. پس از آن ورقه‌های مسی به بدنه کشتی‌ها وصل می‌شد اما پس از چندی دیده شد که این ورقه‌ها در جاهایی که میخ‌های فولادی آنها را نگه داشته بود، خورده شده‌اند (خوردگی گالوانیک).
این دانش روزبه روز گسترده‌تر شد و امروزه شاخه مهمی در مهندسی و علوم‌پایه می‌باشد.

انواع
خوردگی دارای انواع متفاوتی می‌باشد که می‌توان آن‌ها

موضوعات مرتبط: خوردگی , ,

|
امتیاز مطلب : 4
|
تعداد امتیازدهندگان : 1
|
مجموع امتیاز : 1


خوردگي
شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:39 | بازدید : 1522 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

خوردگي
 
تخريب فلزات با عوامل غير خوردگي
فلزات در اثر اصطکاک ، سايش و نيروهاي وارده دچار تخريب مي‌‌شوند که تحت عنوان خوردگي مورد نظر ما نيست.
فرايند خودبه‌خودي و فرايند غيرخودبه‌خودي
خوردگي يک فرايند خودبخودي است، يعني به زبان ترموديناميکي در جهتي پيش مي‌‌رود که به حالت پايدار برسد. البته M+n مي‌‌تواند به حالتهاي مختلف گونه‌هاي فلزي با اجزاي مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهيم، زنگ مي‌‌زند که يک نوع خوردگي و پديده‌اي خودبه‌خودي است. انواع مواد هيدروکسيدي و اکسيدي نيز مي‌‌توانند محصولات جامد خوردگي باشند که همگي گونه فلزي هستند. پس در اثر خوردگي فلزات در يک محيط که پديده‌اي خودبه‌خودي است، اشکال مختلف آن ظاهر مي‌‌شود.
بندرت مي‌‌توان فلز را بصورت فلزي و عنصري در محيط پيدا کرد و اغلب بصورت ترکيب در کاني و بصورت کلريدها و سولفيدها و غيره يافت مي‌‌شوند و ما آنها را بازيابي مي‌‌کنيم. به عبارت ديگر ، با استفاده ‌از روشهاي مختلف ، فلزات را از آن ترکيبات خارج مي‌‌کنند. يکي از اين روشها ، روش احياي فلزات است. بعنوان مثال ، براي بازيابي مس از ترکيبات آن ، فلز را بصورت سولفات مس از ترکيبات آن خارج مي‌‌کنيم يا اينکه آلومينيوم موجود در طبيعت را با روشهاي شيميايي تبديل به ‌اکسيد آلومينيوم مي‌‌کنند و سپس با روشهاي الکتروليز مي‌‌توانند آن را احيا کنند.
براي تمام اين روشها ، نياز به صرف انرژي است که يک روش و فرايند غيرخودبه‌خودي است و يک فرايند غيرخودبه‌خودي هزينه و مواد ويژه‌اي نياز دارد. از طرف ديگر ، هر فرايند غير خودبه‌خودي درصدد است که به حالت اوليه خود بازگردد، چرا که بازگشت به حالت اوليه يک مسير خودبه‌خودي است. پس فلزات استخراج شده ميل دارند به ذات اصلي خود باز گردند.
در جامعه منابع فلزات محدود است و مسير برگشت طوري نيست که دوباره آنها را بازگرداند. وقتي فلزي را در اسيد حل مي‌‌کنيم و يا در و پنجره دچار خوردگي مي‌‌شوند، ديگر قابل بازيابي نيستند. پس خوردگي يک پديده مضر و ضربه زننده به ‌اقتصاد است.
جنبه‌هاي اقتصادي فرايند خوردگي
برآوردي که در مورد ضررهاي خوردگي انجام گرفته، نشان مي‌‌دهد سالانه هزينه تحميل شده از سوي خوردگي ، بالغ بر ? ميليارد دلار است. بيشترين ضررهاي خوردگي ، هزينه‌هايي است که براي جلوگيري از خوردگي تحميل مي‌‌شود.
پوششهاي رنگها و جلاها
ساده‌ترين راه مبارزه با خوردگي ، اعمال يک لايه رنگ است. با استفاده ‌از رنگها بصورت آستر و رويه ، مي‌‌توان ارتباط فلزات را با محيط تا اندازه‌اي قطع کرد و در نتيجه موجب محافظت تاسيسات فلزي شد. به روشهاي ساده‌اي مي‌‌توان رنگها را بروي فلزات ثابت کرد که مي‌‌توان روش پاششي را نام برد. به کمک روشهاي رنگ‌دهي ، مي‌‌توان ضخامت معيني از رنگها را روي تاسيسات فلزي قرار داد.
آخرين پديده در صنايع رنگ سازي ساخت ر الکترواستاتيک است که به ميدان الکتريکي پاسخ مي‌‌دهند و به ‌اين ترتيب مي‌توان از پراکندگي و تلف شدن رنگ جلوگيري کرد.
پوششهاي فسفاتي و کروماتي
اين پوششها که پوششهاي تبديلي ناميده مي‌‌شوند، پوششهايي هستند که ‌از خود فلز ايجاد مي‌‌شوند. فسفاتها و کروماتها نامحلول‌اند. با استفاده ‌از محلولهاي معيني مثل اسيد سولفوريک با مقدار معيني از نمکهاي فسفات ، قسمت سطحي قطعات فلزي را تبديل به فسفات يا کرومات آن فلز مي‌‌کنند و در نتيجه ، به سطح قطعه فلز چسبيده و بعنوان پوششهاي محافظ در محيط‌هاي خنثي مي‌‌توانند کارايي داشته باشند.
اين پوششها بيشتر به ‌اين دليل فراهم مي‌‌شوند که ‌از روي آنها بتوان پوششهاي رنگ را بر روي قطعات فلزي بکار برد. پس پوششهاي فسفاتي ، کروماتي ، بعنوان آستر نيز در قطعات صنعتي مي‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود اين پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر مي‌‌سازد. رنگ کم و بيش داراي تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمي‌‌تواند از خوردگي جلوگيري کند.
پوششهاي اکسيد فلزات
اکسيد برخي فلزات بر روي خود فلزات ، از خوردگي جلوگيري مي‌‌کند. بعنوان مثال ، مي‌‌توان تحت عوامل کنترل شده ، لايه‌اي از اکسيد آلومينيوم بر روي آلومينيوم نشاند. اکسيد آلومينيوم رنگ خوبي دارد و اکسيد آن به سطح فلز مي‌‌چسبد و باعث مي‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبي در مقابل خوردگي داشته باشد. همچنين اکسيد آلومينيوم رنگ‌پذير است و مي‌‌توان با الکتروليز و غوطه‌وري ، آن را رنگ کرد. اکسيد آلومينيوم داراي تخلخل و حفره‌هاي شش وجهي است که با الکتروليز ، رنگ در اين حفره‌ها قرار مي‌‌گيرد.
همچنين با پديده ‌الکتروليز ، آهن را به اکسيد آهن‌ سياه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبديل مي‌‌کنند که مقاوم در برابر خوردگي است که به آن "سياه‌کاري آهن يا فولاد" مي‌‌گويند که در قطعات يدکي ماشين ديده مي‌‌شود.
پوششهاي گالوانيزه
گالوانيزه کردن (Galvanizing) ، پوشش دادن آهن و فولاد با روي است. گالوانيزه ، بطرق مختلف انجام مي‌‌گيرد که يکي از اين طرق ، آبکاري با برق است. در آبکاري با برق ، قطعه‌اي که مي‌‌خواهيم گالوانيزه کنيم، کاتد الکتروليز را تشکيل مي‌‌دهد و فلز روي در آند قرار مي‌‌گيرد. يکي ديگر از روشهاي گالوانيزه ، استفاده ‌از فلز مذاب يا روي مذاب است. روي داراي نقطه ذوب پاييني است.
در گالوانيزه با روي مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار مي‌‌دهند و با استفاده ‌از غوطه‌ور سازي فلز در روي مذاب ، لايه‌اي از روي در سطح فلز تشکيل مي‌‌شود که به ‌اين پديده ، غوطه‌وري داغ (Hot dip galvanizing) مي‌گويند. لوله‌هاي گالوانيزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشي منازل و آبرساني و ... مورد استفاده قرار مي‌‌گيرند.
پوششهاي قلع
قلع از فلزاتي است که ذاتا براحتي اکسيد مي‌‌شود و از طريق ايجاد اکسيد در مقابل اتمسفر مقاوم مي‌‌شود و در محيطهاي بسيار خورنده مثل اسيدها و نمکها و ... بخوبي پايداري مي‌‌کند. به همين دليل در موارد حساس که خوردگي قابل کنترل نيست، از قطعات قلع يا پوششهاي قلع استفاده مي‌‌شود. مصرف زياد اين نوع پوششها ، در صنعت کنسروسازي مي‌‌باشد که بر روي ظروف آهني اين پوششها را قرار مي‌‌دهند.
پوششهاي کادميوم
اين پوششها بر روي فولاد از طريق آبگيري انجام مي‌‌گيرد. معمولا پيچ و مهره‌هاي فولادي با اين فلز ، روکش داده مي‌‌شوند.
فولاد زنگ‌نزن
اين نوع فولاد ، جزو فلزات بسيار مقاوم در برابر خوردگي است و در صنايع شيرآلات مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين نوع فولاد ، آلياژ فولاد با کروم مي‌‌باشد و گاهي نيکل نيز به ‌اين آلياژ اضافه مي‌‌شود.

 

موضوعات مرتبط: خوردگی , ,

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


ممانعت كننده ها Inhibitors
شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:38 | بازدید : 1174 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )
ممانعت كننده ها افزودني هايي هستند كه با ايجاد تغيير و تحول بر روي سطح فلزات ، محيط و يا هر دو خوردگي را تحت كنترل در آورده ، شيوه عمل آنها ايجاد تغييرات در واكنش هاي آندي ، كاتدي و يا هر دو آنها است . ممانعت كننده هاي بسيار زيادي با تركيبات مختلف موجود مي باشند ؛ اكثر اين مواد با آزمايشات تجربي پيدا شده و اصلاح يافته اند و بسياري از آنها با نام هاي تجاري عرضه مي گردند و تركيب شيميايي آنها مخفي نگه داشته مي شود . به همين دليل فرآيند حفاظت به اين روش به طور كامل مشخص و روشن نيست . ممانعت كننده ها را مي توان بر حسب مكانيزم و تركيب طبقه بندي نمود . با توجه به تركيب ممانعت كننده ها به دو دسته اصلي معدني ( Inorganic) و آلي ( Organic) تقسيم مي گردند . بر حسب مكانيزم عمل دو نوع مشخص بازدارنده وجود دارد : 
نوع A : كه لايه يا فيلمي محافظ روي سطح فلز تشكيل داده يا نوعي واكنش با فلز انجام مي دهند ( مثلا روئين كردن ) 
نوع B : موادي كه قدرت خورندگي محيط را كم مي كنند. 
ضمنا بازدارنده هاي AB هم وجود دارند كه هم مي توانند با فلز واكنش انجام داده و هم قدرت خورندگي محيط را كم كنند ، ولي هميشه يكي از خاصيت ها حاكم بر ديگري است. بازدارنده هاي نوع A بسيار متداول بوده در حاليكه بازدارنده هاي نوع B كمتر متداول هستند . انواع اصلي بازدارنده ها به ترتيب زير طبقه بندي مي شوند : 
نوع ?A: بازدارنده هايي كه سرعت خوردگي را كم مي كنند ولي كاملا مانع آن نمي شوند . 
نوع ??A : بازدارنده هايي كه باعث به تاخير انداختن حمله خوردگي براي مدت زيادي مي شوند . به طوري كه فلز در مقابل خوردگي مصونيت موقتي پيدا مي كند. 
نوع ???A : بازدارنده هاي روئين كننده كه لايه هاي روئين بر سطح فلز تشكيل مي دهند . اين لايه ها غالبا اكسيد يا نمك هاي غير محلول فلزي هستند ، مانند فسفات و كرمات براي فولاد . اگر مقدار بازدارنده اي كه به محلول اضافه مي گردد كم باشد لايه هاي ناپيوسته تشكيل مي گردد كه ممكن است خوردگي حفره اي يا حمله تسريع شده موضعي بوجود آيد. 
نوع ?B : بازدارنده هايي هستند كه واكنش خوردگي را آهسته مي كنند . بدون آنكه كاملا مانع آن شوند . اين بازدارنده ها غالبا در ضمن عمل حفاظت مصرف مي شوند . مانند هيدرازين و سولفيت سديم . 
نوع ??B : بازدارنده هايي هستند كه در اثر تركيب با موادي كه باعث خوردگي در يك محيط مشخص مي شوند ، خوردگي را به تاخير مي اندازند. 
به طور كلي بازدارنده هاي نوع ?A ، ??A ، ??B تركيبات آلي هستند و انواع ???A و ?B مواد معدني . 
موارد عمده كاربرد ممانعت كننده ها مربوط به 4 محيط زير است : 
1- محلول هاي آبي از اسيد هايي كه در فرآيند هاي تميز كردن فلزات بكار مي روند مثل اسيد شويي 
2- آب هاي طبيعي ، آب هاي تهيه شده براي سرد كردن در مقياس صنعتي با PH طبيعي 
3- محصولات اوليه و ثانويه از نفت و پالايش و حمل و نقل آن 
4- خوردگي گازي و اتمسفري در محيط هاي محدود در حين حمل و نقل و انبار كردن و موارد مشابه 
صنايعي همانند نفت كه با H2S و CO2 در ارتباط اند . در مجاورت آب و بخصوص آب شور و ديگر ناخالصي ها مشكلات ناشي از خوردگي را دو چندان مي نمايند . ممانعت كننده هايي همانند نفتنيك ، آمين و دي آمين هاي ( RNH(CH2)n) بكار گرفته مي شوند كه R يك زنجير هيدرو كربوري و n = 2-10 است. 
لازم به ذكر است كه ممانعت كننده ها از نظر فلز ، محيط خورنده ، درجه حرارت و غلظت معمولا منحصر به فرد هستند. غلظت و نوع ممانعت كننده اي كه در يك محيط خورنده بايستي استفاده شوند با آزمايش و تجربه تعيين مي گردند و اينگونه اطلاعات را معمولا از توليد كننده گان آن مواد مي توان دريافت نمود . در صورتي كه غلظت ممانعت كننده كمتر از اندازه كافي باشد ، ممكن است خوردگي تسريع شود ، مخصوصا خوردگي هاي موضعي مثل حفره دار شدن . 
لذا در صورتي كه غلظت ممانعت كننده ها كمتر از اندازه كافي باشد ، خصارت بيشتر از موقعي خواهد بود كه ممانعت كننده اصلا بكار برده نشود . براي پرهيز از اين خطر بايستي غلظت ممانعت كننده همواره بيش از مقدار مورد نياز باشد و غلظت آن به طور متناوب تعيين گردد . موقعي كه دو يا چند ممانعت كننده به يك سيستم خورنده اضافه گردند ، تاثير آنها گاهي اوقات بيشتر از تاثير هر كدام به تنهايي است . 
اگرچه در موارد بسياري از ممانعت كننده ها به خوبي مي توان استفاده نمود ، ولي محدوديت هايي نيز براي اين نوع محافظت از خوردگي وجود دارد . ممكن است اضافه كردن ممانعت كننده به سيستم بخاطر آلوده كردن محيط عملي نباشد . به علاوه بسياري از ممانعت كننده ها سمي بوده و كاربرد آنها محدود به محيط هايي است كه به طور مستقيم يا غير مستقيم در تهيه مواد غذليي يا محصولات ديگري كه مورد استفاده انسان قرار مي گيرد ، نمي باشند.
 
موضوعات مرتبط: خوردگی , ,

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


حفاظت از خوردگی مواد با استفاده از فناوری نانو
شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:38 | بازدید : 1053 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

خوردگي معمولاً در سطح مواد رخ داده و به واسطه واکنش با محيط، سبب تخريب آنها مي‌گردد. راه‌هاي مختلفي جهت کاهش نرخ خوردگي و بهبود طول عمر مواد و وسايل وجود دارد؛ برخي روش‌هايي که امروزه به‌کار گرفته شده‌اند، شامل استفاده از موادي مي‌شوند که با استفاده از فناوري‌نانو ساخته شده‌اند. اين روش‌ها شامل پوشش‌هاي لايه نازک کامپوزيتي، پوشش‌هاي لايه رويي (Top layer) و پوشش‌هاي عايق حرارتي است. نتايج تحقيقات نشان مي‌دهند که کارايي اين‌گونه مواد در مقابل خوردگي، از موادي که با استفاده از روش‌هاي تجاري ساخته شده‌اند بهتر است.  

 


پديده خوردگي طي ساليان متمادي يکي از مهم‌ترين مشکلات صنعتي بوده و تحقيقات زيادي جهت کنترل آن صورت گرفته است. اين پديده بيشتر روي فلزات و آلياژها و همچنين مواد پليمري به‌واسطه برهمکنش با آب دريا، محيط ‌تر، باران‌هاي اسيدي، پرتوهاي مختلف، آلودگي‌ها، محصولات شيميايي و قراضه‌هاي صنعتي رخ مي‌دهد. فصل مشترک بين مرزدانه‌ها و ترک‌هاي دوطرفه و مواد غير همجنس، مکان‌هاي مستعد جهت خوردگي هستند، ضمن اين که وجود ناخالصي‌ها، مورفولوژي سطح و مطابقت نداشتن شبکه ساختاري مواد مي‌تواند نرخ خوردگي را افزايش دهد. خوردگي معمولاً در سطح مواد شروع شده و طول عمر مواد مورد استفاده را مرتباً کاهش مي‌دهد. اين مواد مي‌توانند در بخش‌هاي مختلفي از جمله هواپيماها، فضاپيماها، وسايل حمل و نقل دريايي و زميني، تجهيزات زيربنايي و قطعات الکترونيکي و رايانه‌اي استفاده شوند. به‌واسطه خوردگي سطح ماده، علاوه بر زيبايي، خواص فيزيکي، مکانيکي، و شيميايي مواد نيز کاهش مي‌يابد. تخمين زده مي‌شود که بيش از پنج درصد از توليد ناخالص ملي کشورهاي صنعتي صرف جلوگيري از خوردگي، جابه‌جايي قطعات خورده شده، تعميرات و نگهداري و حفاظت‌هاي محيطي گردد. اين مقدار معادل 280 ميليارد دلار هزينه براي کشوري مانند آمريکا در سال 2001 بوده است. شايد پوشش‌هاي محافظت کننده عمده‌ترين روش پذيرفته شده براي مقاومت به خوردگي باشد؛ به‌گونه‌اي که با استفاده ازيک پوشش لايه نازک که روي سطح اعمال مي‌شود فلز اصلي از خوردگي محافظت مي‌شود. اين پوشش‌ها با توجه به نوع فلز اصلي و محيط خورنده مي‌توانند از مواد مختلفي باشند؛ از آن جمله مي‌توان به پلي اورتان، پلي‌آميد، پلي‌استر، پوشش‌هاي PVC، اکريليک، آلکيدها و اپوکسي‌ها اشاره کرد. اين مواد نقش تعيين‌کننده‌اي به عنوان لايه حفاظتي اعمال مي‌کنند؛ زيرا اين پوشش‌ها از انتقال عوامل خورنده ماننديون‌هاي هيدروکسيل و کلر، آب، اکسيژن، آلودگي‌ها و رنگدانه‌ها که به‌طور مؤثر با سطح مواد واکنش مي‌دهند، جلوگيري مي‌کنند. به عبارت ديگر پوشش‌هاي حفاظتي با ممانعت از نفوذ الکتروليت به سطح فلز، از اندرکنش بين مناطق کاتدي و آندي در فصل مشترک فلز و پوشش جلوگيري مي‌کنند. در غير اين‌ صورت موادي که زير اين پوشش‌ها قرار دارند، مي‌توانند در نتيجه واکنش‌هاي شيميايي و الکتروشيميايي، حليا اکسيد شده، از بين بروند. همچنين نشان داده شده است که کاهش نرخ خوردگي به‌طوري مؤثر با مقاومت خوب و پلاريزاسيون بالاي پوشش، ظرفيت کم و امپدانس واربرگ بالا مرتبط است که دليل مقاومت به خوردگي پوشش‌هاي پليمري نيز همين است. مواد پوششي، در نتيجه تأثيرات محيطي، خواص شيميايي، فيزيکي و شيمي فيزيکي خود را از دست مي‌دهند؛ اين گونه صدمات در مواد پليمري به‌صورت تاول‌هايي ناشي از جذب آب، انحلال، اکسيداسيون و تغيير رنگ ناشي از حرارت، تشعشع، باران‌هاي اسيدي، مواد شيميايي اکسيدکننده و ساير عوامل‌ به وجود مي‌آيند. اثرات ترکيبي اين قبيل صدمات روي پوشش‌هاي آلي نيز قابل مشاهده است.

 

اخيراً چندين تحقيق راجع به مقاومت به خوردگي مواد نانوساختاري (نانوکامپوزيت‌ها، پوشش‌هاي نازک در مقياس نانو، نانوذرات و. . .)، صورت گرفته است. مواد در مقياس نانو، خواص فيزيکي، شيميايي و شيمي فيزيکي بي نظيري از خود نشان مي‌دهند و اين مي‌تواند سبب بهبود مقاومت به خوردگي در مقايسه با همين مواد در حالت توده گردد. همچنين روشن شده است که نانوذرات به علت سطح ويژه بالايشان، توزيع يکنواختي روي ماده زمينه داشته و با استفاده از حداقل ماده مصرفي مي‌‌توان به حداکثر بازده پوششي رسيد.

بسياري از تحقيقات مقاومت به خوردگي ، روي پوشش‌هاي لايه نازک کامپوزيتي، که پايداري حرارتي، خواص مکانيکي و سدکنندگي مولکولي خيلي خوبي دارند، صورت گرفته است. اين مواد شامل نانوذرات آلي سيليکا ژل، بنزوفنون‌ها، و اسيد آمينوبنزوئيک و ذرات غير آلي خاک رس، زيرکونيوم، سيليکا و کربن، درون زمينه‌هاي پليمري (رزين اپوکسي، پلي‌آميد، پلي‌استايرن، نايلون و. . .) با کسر حجمي خيلي کم حدود 0.5 تا 5 درصد مي‌شدند. دريک محصول نانوکامپوزيتي، پليمرها و نانوذرات با استفاده از انحلال، پليمريزاسيون درجا و اندرکنش مذاب ويا تشکيل درجا، سنتز مي‌شوند. لايه‌هاي نانوساختاري با استفاده از اسپري تشکيل مي‌شود، و سپس با استفاده از برس و فرايند تشکيل خود‌به‌خودي الکترواستاتيک به حداکثر چگالي و پيوستگي رسيده، مي‌توانند به عنوانيک لايه محکم جهت محافظت از ماده زمينه به کار روند. براي مثال نتايج آزمايش خوردگي حاصل از نانوکامپوزيت پلي (اتوکسي آنيلين) خاک رس، نشان داد که پتانسيل خوردگي، جريان خوردگي و نرخ خوردگي به‌صورت نمايي کاهشيافته‌اند، در صورتي که مقاومت پلاريزاسيون به عنوان تابعي از ميزان خاک رس افزايش مي‌يابد.پوشش‌هاي عايق حرارتي پوشش‌هاي تک لايه و چند لايه عايق حرارتي به‌طور ويژه‌اي مقاومت به خوردگي دما بالا و فرسايش مواد مورد استفاده در توربين‌هاي گازي، موتورهاي جت، تجهيزات حمل‌و‌نقل و نيروگاه‌ها را افزايش مي‌دهند. اين لايه‌هاي پوششي از جنس الماس شبه‌کربن (DLC) ، TiO2، ZrO2 TiN Al2O3، V2O5، TiB2، SiC، اکسيد هافنيم و ساير اکسيدهاي محافظ هستند که با استفاده از روش‌‌هاي پاشش پلاسما، اشعه ليزر، CVD و PVD روي سطح زمينه اعمال مي‌شوند. گزارش شده است که با استفاده از پوشش‌هاي عايق حرارتي به عنوان لايه رويي، مقاومت به خوردگي و رفتگي سطح ماده در مقايسه با حالت بدون پوشش بهبود مي‌يابد. همچنين مشخص شده است که تخلخل‌هاي نانومتري روي مواد پوششي مي‌تواند منجر به افزايش نرخ خوردگي شود. اين تخلخل‌ها مي‌توانند با استفاده از الماس شبه‌کربنيا ساير مواد پوشش‌دهنده با چگالي بالا بسته شوند.

پوشش‌هاي تبديلي لايه‌هاي غير فعال سطحي (پوشش‌هاي تبديلي)، حدوديک قرن جهت محافظت سطوح مواد از خوردگي مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اين لايه‌ها نوعاً شامل کروم، زيرکونيوم، فسفات، آلومينيوم، پتاسيم، نيکل، طلا، نقره و لايه‌هاي غني از نقره بودند که تا حدي مقاومت پلاريزاسيون سطح مواد را زياد کرده، در نتيجه سبب کاهش جريان، پتانسيل و نرخ خوردگي مي‌شدند. اگر چه پوشش‌هاي تبديلي کروم شش ظرفيتي (پوشش‌هاي غير فعال) تأثيرات محيطي به همراه دارند، امروزه در بسياري از بخش‌ها از جمله بدنه هواپيماها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. نشاندن اين لايه‌ها معمولاً با استفاده از فرايندهاي شيمي تر صورت مي‌گيرد که هميشه مشکلات مربوط به کنترل آلودگي در آنها وجود دارد. اخيراً برنامه‌هاي تحقيقاتي جديد روي موليبدن، زيرکونيوم (ZrO2 متخلخل و فسفات با سه کاتيون (Fe,Zn,Mn) متمرکز شده‌اند، تا اينکه اين پوشش‌ها جايگزين پوشش‌هاي تبديلي تجاري شوند. ضخامت اين لايه‌ها مي‌تواند در محدوده 0.5 تا 20 ميکرومتر باشد.

پوشش‌هاي لايه رويي مواد پلي‌اورتان جزو مواد پوششي مطلوب داراي محدوده وسيعي از خواص مانند عايق اسمزي، شيميايي، هيدروليتي و پايداري اکسايشي هستند که مي‌توانند براي جلوگيري از خوردگي مزايايي داشته باشند. اگر چه بسياري از مواد پوششي مانند مواد بر پايه اپوکسي و اکريليک، در دسترس و ارزانند، قابليت‌هاي محافظتي آنها به شرايط محيطي وابستگي شديدي دارد. به همين دليل پوشش‌هاي رويي پلي‌اورتان نه تنها براي لايه‌هاي آلي اوليه، بلکه براي محافظت سطوح مواد از خوردگي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اخيراً پلي‌اورتان‌هاي حاوي فلوئور که انرژي سطحي بسيار کمي دارند (6mN/m )، به‌شدت از نفوذيون‌ها و مولکول‌هاي خورنده، رطوبت، دما و تشعشع ماوراء بنفش جلوگيري مي‌کنند. همچنين گزارش شده است که پوشش‌هاي بين لايه‌اي و تکنيک‌هاي عمليات سطحي (مانند حک‌کاري پلاسما و شيميايي، مي‌توانند به‌طور مؤثري چسبندگي بين لايه‌هاي محافظ و سطوح مواد را افزايش داده، سبب افزايش مقاومت به خوردگي گردند.


تغييرات ساختار در مقياس نانو

ساختار مواد از جمله اندازه و شکل دانه‌ها، آنيل، تبلور مجدد و ساير عوامل مؤثر در ساختار در مقياس نانو، بر مقاومت به خوردگي تأثير شديدي مي‌گذارد. مواد با دانه‌هاي ريز و ذرات کروي و توزيع ساختاريکنواخت، مقاومت به خوردگي و خواص مکانيکي بالايي، از جمله استحکام و داکتيليته بالا و ضريب اصطکاک پايين خواهند داشت. براي مثال اخيراً تحقيقي نشان داده است که مقاومت به خوردگي پوشش آلياژي ZnNi که به روش رسوب الکتريکي تشکيل شده است، هفت برابر بيش از مقاومت به خوردگي پوشش Zn خالص است .


روش‌‌هاي اندازه‌گيري در مقياس نانو

جديداً دانشمندان فناوري نانو براي آناليز خواص نانومکانيکي پوشش‌هاي لايه نازک و مواد نانوساختاري که سبب کاهش صدمات ناشي از خوردگي مي‌شوند، به‌طور وسيعي از روش‌‌هاي آزمايش فروروندگي در مقياس نانو، نانوخراش و از پروب استفاده مي‌کنند. در روش نانو فروروندگي، نوک فرورونده با استفاده از نيروي خارجي به داخل زمينه وارد مي‌شود. در حين اعمال بار، جابه‌جايي (نفوذ به داخل سطح ماده) فرورونده ثبت مي‌شود. منحني‌ها بر حسب اعمال بار و جابه‌جايي مي‌توانند خواص مکانيکي پوشش زمينه مانند سختي، مدوليانگ، رفتار تنش کرنش، زمان خزش، تافنس شکست و انرژي الاستيک پلاستيک را ثبت کنند. آزمايش نانوخراش براساس اصول فيزيکي مشابهي مانند آزمايش فروروندگي انجام مي‌شود. تفاوت آنها در اين است که در تست نانوخراشييک لبه برش روي پوشش زمينه با استفاده از نيروي خارجي ده ميکرونيوتن تايک نيوتن، خراشي در حد نانو اعمال مي‌کند. آزمايش پروب نيز که به وسيله هولت پاکارد ابداع شد، نوع ديگري از آزمايش فروروندگي است که ميزان چسبندگي پوشش به زمينه را به صورت داده‌هاي کمّي اعلام مي‌کند. در اين روشيک پروب از جنس تنگستن با شعاع نوک ده ميکرومتر داخليک لبه پليمري (با ضخامت ده تا صد ميکرومتر) حرکت مي‌کند. همين‌طور که اين پروب زير فيلم پليمري مي‌لغزد، لايه پليمري پيوند‌هاي خود را دريک نقطه خاص از اعمال بار از دست مي‌دهد و به شکل ترک‌هاي نيم‌دايره‌اي، گسترده مي‌شود. براساس اندازه انرژي شکست سطحي که پيوند‌هاي خود را از دست داده، نرخ کاهش انرژي، انرژي چسبندگي بين پوشش و زمينه محاسبه مي‌شود


نتيجه‌گيري

اخيراً مطالعاتي روي نانومواد براي استفاده از آنها در کاهش خوردگي صورت گرفته است. اين مواد شامل لايه‌هاي غير فعال سطحي، فيلم‌هاي نازک نانوکامپوزيتي، فيلم‌هاي عايق حرارتي، پوشش‌هاي لايه رويي و موادي در مقياس نانو مي باشد. جهت آناليز و تعيين مشخصات اين سري از نانومواد نيز روش‌هايي ابداع شده است. کليه اين تحقيقات روند نويدبخشي را نسبت به محافظت از خوردگي مواد ارائه مي‌دهند و جهت‌گيري آينده مبارزه با خوردگي را تبيين مي‌کنند.

 

 

موضوعات مرتبط: خوردگی , ,

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


خوردگی فولاهای زنگ نزن نیتریده شده
شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:37 | بازدید : 1139 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

بيشترين تحقيقات روي خواص خوردگي فولادهاي پلاسما نيتريده شده روي فولادهاي زنگ نزن انجام شده است . بهترين پاسخ به نيتريده کردن سطح فولادها هنگامي رخ ميدهد که عناصر آلياژي موجود در فولادها تمايل زيادي به نيتروژن داشته باشند که از جمله اين عناصر ميتوان از Cr ، Al ، Mo ، Mn ، V و Ti                 ميباشند        
 بي شک مهمترين عناصر در خواص خوردگي فولاهاي زنگ نزن نيتريده شده کروم و نيتروژن هستند که هر دو در افزايش مقاومت به خوردگي موضعي اين فولاد ها نقش دارند . کروم ميتواند با ترکيب شدن با اکسيژن يک لايه فشرده و پيوسته از اکسيدي محافظ روي سطح تشکيل دهد و از آسيب هاي خوردگي تا حد زيادي جلوگيري کند. نيتروژن در طول فرآيند خوردگي حل خواهد شد و با يون مثبت هيدروژن واکنش داده و NH4+ را تشکيل ميدهد . با وجود اين واکنش کاتدي [N] + 4H+ + 3e-            NH4+            ، PH موضعي افزايش پيدا کرده و پسيو شدن مجدد تا حد زيادي تسهيل ميگردد.
اما بايد توجه داشت که تاثير مثبت نيتروژن و کروم هنگامي انجام ميپذيرد که هر دو اين عناصر به صورت محلول جامد در ترکيب با يک ميزان حداقلي و يا حداقل بصورت تکفاز موجود باشند . اگر نيتريد کروم تشکيل شود لايه نيتريده شده از نيتروژن و کروم تهي خواهد شد که اين امر مانع تشکيل لايه هاي پسيو روي سطح و همچنين تخريب مقاومت به خوردگي فولادهاي زنگ نزن ميشود     .
نيتريده کردن فولادهاي زنگ نزن آستنيتي در دماي بالاي 500 (_ ^0)C ميتواند باعث افزايش چشمگير خواص سايشي و سختي سطح شود. اما مقاومت  خوردگي فولادهاي زنگ نزن آستنيتي پس از نيتريده کردن به شدت کاهش مييابد که اين امر ناشي از تشکيل نيتريد کروم و خالي شدن کروم در شبکه لايه نيتريده شده است . 
مطالعات اخير نشان ميدهد که تشکيل نيتريد کروم اگر دماي نيتريده کردن به کمتر از حدود 400 (_ ^0)C   کاهش يابد ميتواند کاهش يابد که اين امر ناشي از محدود کردن تحرک کروم است . همچنين  مشخص شده است که يک آستينت گسترش يافته که?_(N ) يا فاز S ناميده ميشود همزمان ميتواند در لايه نيتريده تشکيل شود . به دليل خواص برتر فاز S ، فولادهاي زنگ نزن آستينتي نيتريده شده در دماي پايين سختي سطحي بسيار بالا يک مقاومت سايش خوب و مهمتر از آن يک مقاومت به خوردگي عالي خواهند داشت ( حضور نيتروژن بصورت محلول جامد در فاز استينت باعث افزايش زياد مقاومت به خورگي فاز آستينت ميشود ).
در سال هاي اخير تلاش هاي زيادي در جهت پيشرفت خواص خوردگي و سازگاري با بدن فلزات و آلياژهاي استفاده شده در بدن بعنوان ايمپلنت انجام شده است . فولاد زنگ نزن 316L به طور گسترده اي در اتصالات زانو يا هيپ مصنوعي به عنوان اتصالات داخلي مورد استفاده قرار گرفته است . اين ايمپلنت ها بايد خواص مکانيکي بسيار بالايي در حد يا بالاتر از اجزاء آسيب ديده بدن داشته باشد . برخلاف ديگر فولادهاي زنگ نزن ، فولاد زنگ نزن 316L داراي خواص فرو مغناطيس نيست که اين اجازه ميدهد بيمار با اين نوع ايمپلنت تحت بررسي هاي رزونانس مغناطيسي قرار بگيرد . زنگ نزن بودن اين نوع فولادها ناشي از تشکيل فيلم اکسيدي نازک و چسبنده غني از کروم ميباشد . اما در نقائص سطحي مانند شيار ها و حفرات سرعت خوردگي موضعي ميتواند بطور چشمگيري افزايش يابد که اين امر ناشي از يک پسيو شدن مجدد غير کامل سطح ناشي از کمبود اکسيژن است       . با توجه به اين امر تلاش هايي جهت بررسي مقاومت به خوردگي فولادهاي زنگ نزن آستينتي از نوع 316 پلاسمايي نيتريده شده در سال هاي گذشته انجام شده است . با توجه باينکه نيتريده کردن سطح بصورت پلاسمايي تاثير چشمگيري روي افزايش خواص سايشي اين نوع فولاها دارد .
همچنين با توجه به مزاياي استفاده از ايمپلنت هاي متخلخل تلاش هاي اندکي در جهت نيتريده کردن پلاسمايي فولاد زنگ نزن 316L سينتر شده انجام گرفته است . عمليات نفوذي پلاسمايي روي مواد سينتر شده مزايايي را نسبت به روش هاي مرسوم مانند نيتريده کردن گازي يا حمام نمک دارد . در واقع نيتريده کردن با حمام نمک با توجه به حضور تخلخل در اين مواد مناسب نيست . پس از عمليات حمام نمک يک تميزکاري بسيار گسترده براي قطعات سينتر شده ضروري است زيرا نمک هاي باقيمانده داخل حفرات اين مواد ميتواند باعث خوردگي شود. در طول نيتريده کردن گازي نيز گاز به درون حجم ماده نفوذ ميکند که باعث يک سخت شدن نفوذي ميشود . اين امر در مواد سينتر شده به دليل وجود تخلخل و سطح بالا باعث ترد و شکننده شدن ميشود . حضور نيتروژن حل شده در مقياس بالا نيز منجر به تغييرات ابعادي غير مناسب ميشود . راه جلوگيري از اين مشکلات در روش هاي معمولي ذکر شده بستن حفرات و تخلخل هاي مواد سينتر شده است . اما نيتريد کردن پلاسمايي تاثير حفرات را روي لايه اصلاح شده کاهش ميدهد که باعث کنترل بهتر سختي و عمق نفوذ ميشود . بنابراين در اين روش بستن حفرات نياز نيست       .
در يکي از تحقيقات انجام شده فولاد زنگ نزن 316L بصورت پلاسمايي نيتريده شده و مورد بررسي قرار گرفته است . فرآيند نيتريده کردن پلاسمايي با استفاده از يک تجهيزات صنعتي با يک منبع قدرت پالسي مستقيم و يک محفظه با قطر 600 mm و ارتفاع 1200 mm انجام شده است دماي نيتريده کردن با استفاده از يک ترموکوپل در تماس با نمونه ها اندازه گيري شده است . قبل از نيتريده کردن جهت از بين بردن  فيلم اکسيدي سطح نمونه ها تحت فرآيند پاشش بمدت دو ساعت و با استفاده از يک مخلوط گازي 60% Ar و 40% N2           قرار گرفتند . پارامترهاي فرآيند نيتريده کردن در جدول           آمده است .

 

در شکل          تصوير SEM سطح مقطع نمونه ، ريز ساختار نمونه نيتريده شده در دماي 410 (_ ^0)C را نشان ميدهد ، در جاييکه دو لايه مشخص شده است و ضخامت کل تقريبا"  6 ?mميباشد . در اين شکل ترکيب شيميايي متوسط  مطابق با هر لايه از منطقه نيتريده شده مشخص شده است . ميکرو آناليز EDS از دو لايه يک اختلاف غلظت نيتروژن را بين آن ها نشان ميدهد که غلظت بالاتر 22.5% نيتروژن مربوط به لايه بيروني و تنها 9.3% نيتروژن براي لايه داخلي تعيين شده است .

 

 

 

طيف پراش اشعه ايکس فولاد زنگ نزن 316L بدون عمليات و در حالت نيتريده شده پلاسمايي در 310 (_ ^0)C         در شکل             نشان داده شده است . پيک هاي مشاهده شده در فولاد زنگ نزن نيتريده نشده مربوط به ساختار آستينتي ميباشد . اما براي نمونه نيتريده شده پلاسمايي يک دسته پيک ها مشاهده ميشود که منطبق باهيچ پراشي از استاندارد اشعه ايکس ASTM نميباشند . اين پيک ها متعلق به يک فازشبه پايدار است که آستينت گسترش يافته  ?_N يا فاز S ناميده ميشود . نشان دهنده گسترش يک شبکه است که ناشي از شرکت نيتروژن در مکان هاي بين بشين ساختار آستينتي fcc است . پراش اشعه ايکس همچنين  در کنار فاز آستينت گسترش يافته که پيک ضعيف نيتريد کروم را نشان ميدهد .

 

پروفيل عمق سختي نمونه نيتريده شده در شکل                بوسيله انجام دادن تست سختي Knoop تعيين شده است . نزديک سطح لايه نيتريده شده در فاصله  1 ?mاز سطح مقدار بدست آمده که حدود 17.7 GPa                  بوده است منطبق با مقادير سختي متوسط دو لايه ميباشد و ميتواند به تشکيل فاز آستينت گسترش يافته سخت که يک محلول جامد فوق اشباع نيتروژن در آستينت است وحضور نيتريد کروم مربوط شود .

 

شکل             منحني هاي پلاريزاسيون نمونه هاي 316L عادي و نيتريده شده در يک محلول هوا دهي شده کلريد سديم 9 g/l (سرم فيزيولوژيکي ) در PH برابر 6.3 و دماي 37 (_ ^0)C   را نشان ميدهد . منحني پلاريزاسيون آندي فولاد زنگ نزن 316L نيتريده شده ميتواند به دو منطقه تقسيم شود . در منطقه اول حل شدن فولاد 316L بطور سينتيکي محدود شده و جريان آندي به آرامي با پتانسيل افزايش مييابد . که نشان دهنده يک رفتار شبيه پسيو است . در نهايت يک ناحيه ترنس پسيو وجود دارد که در پتانسيل بحراني (Epit ) شروع ميشود . در جاييکه افزايش سريع در مقدار جريان ناشي از شکست لايه پسيو رخ ميدهد . اين پديده معمولا" بعنوان خوردگي حفره اي شناخته ميشود و پتانسيلي که در آن يک افزايش سريع از چگالي جريان رخ ميدهد معمولا" بعنوان پتانسيل حفره اي شدن يا پتانسيل شکست ناميده ميشود .

 

جدول           نتايج خوردگي تعيين شده از آزمايش هاي بالا را نشان ميدهد . اين نتايج نشان ميدهد که         نيتريده شده تقريبا" مقاومت به خوردگي مشابهي با فولاد زنگ نزن 316L عادي دارد . بعنوان يک نتيجه از فرآيند نيتريده کردن پتانسيل خوردگي فولاد زنگ نزن 316L عادي کمي به سمت پتانسيل هاي مثبت انتقال پيدا ميکند . چگالي جريان خوردگي کاهش مييابد و مقاومت پلاريزاسيون  افزايش مييابد . عليرغم اين پيشرفت هاي جزئي گسترش و بهبود خواص مکانيکي بطور دلخواه و منطق با شرايط آزمايش نبوده است و قابليت استفاده در شرايط ارتوپدي را ندارد .

 

دليل اصلي اين رفتار ناشي از تشکيل نيتريد کروم در لايه ترکيب ميباشد که باعث خالي شدن کروم از داخل شبکه ميشود . اگر درصد کروم زير 11-12% در اين منطقه باشد گفته ميشود که فولاد حساس شده است و سپس هنگاميکه در معرض يک محيط خورنده قرارميگيرد  با مکانيزم خوردگي گالوانيک مورد حمله واقع ميشود . 
تمايل به خوردگي حفره اي ميتواند از مقادير مربوط به پتانسيل حفره دار شدن که در جدول              معين شده بررسي شود . اگر پتانسيل حفره دارشدن نزديک به پتانسيل خوردگي باشد پلاريزاسيون کوچکي نياز است تا تشکيل حفره ها آغاز شود. بنابراين نمونه هايي که تمايل زيادي به نشان داده حفره دار شدن دارند مقادير Epit – Ecorr کوچکي دارند .
نمونه هايي که بطور سطحي خورده شده اند با استفاده از SEM مورد بررسي قرار گرفته و مورفولوژي  سطحي آن ها در شکل             آمده است . خوردگي حفره اي گسترده اي براي نمونه هاي فولاد زنگ نزن 316L نيتريد شده رخ داده است . اين نتايج نيز رسوب نيتريد کروم در زمينه آستينت گسترش يافته را پيشنهاد ميکند . ريز ساختار غيرهموژن خوردگي را به دليل واکنش سلول الکتروليتيکي بين ذرات فاز ثانويه و شبکه افزايش ميدهد . درحاليکه يک ساختار  هموژن از واکنش سلول داخلي مصون است . بنابراين با رسوب نيتريد کروم و خالي شدن شبکه از آن سلول هاي گالوانيک موضعي بوجود ميايد که خوردگي حفره اي را بيشتر ميکند    .

 

فولاد زنگ نزن مارتنزيتي 420 بطور گسترده اي در ساخت پره هاي توربين و اجزاء شير به دليل مقاومت به خوردگي بالا مقاومت به شوک و پلاستيسيته بالا مورد استفاده قرار ميگيرد . اما سختي و مقاومت به سايش پايين گاهي کاربردهاي صنعتي آن را محدود ميکند . بر خلاف فولادهاي زنگ نزن آستينتي تنها تعداد کمي تحقيق روي نيتريده کردن پلاسمايي دماي پايين فولادهاي زنگ نزن مارتنزيتي بخصوص 420 انجام شده است. 
در تحقيقي رفتار فولاد زنگ نزن مارتنزيتي 420 نيتريده شده پلاسمايي با منبع قدرت مستقيم پالسي در دماهاي 350 ، 450 و 550 درجه سانتيگراد انجام شده است . ميکروسختي روي مقطع نمونه ها بر حسب عمق آنها انجام شده که در شکل            پروفيل سختي بر حسب عمق ملاحظه ميشود . نتايج نشان دهند ه رشد سختي قابل ملاحظه در اثر نيتريده کردن مخصوصا" در دماهاي پايين تر است .  در يک عمق معين (حدود 100 ?m  ) زير سطح نمونه نيتريده شده سختي نمونه به تدريج باعمق کاهش پيدا ميکند . اين رفتار احتمالا" ناشي از لايه نفوذي نيتروژن است .

 

آناليز متالوگرافي نشان ميدهد که سطح همه نمونه هاي نيتريده شده در دماهاي مختلف شامل دو لايه است : يک لايه ترکيبي در بالا و يک لايه نفوذي هيدروژن در پايين . با اچ کردن مرز واضحي بين لايه ترکيبي ولايه  نفوذي نيتروژن براي همه نمونه هاي نيتريد شده وجود دارد که در شکل                ديده ميشود .مشخص است که لايه ترکيبي و لايه نفوذي هيدروژن با سرعت هاي مختلفي خورده ميشوند . ضخامت متوسط لايه هاي ترکيبي اندازه گيري شده برابر 90 ، 105 و 130 ميکرومتر براي نمونه هاي نيتريده شده در دماهاي 350 ، 450 و 550 درجه سانتيگراد ميباشد . عمق منطقه نفوذي به دليل مشخص نبودن يک مرز مشخص قابل اندازه گيري نيست .

 

ترکيب شيميايي فازها در لايه نيتريده بوسيله آناليز اشعه ايکس بررسي شده که نتايج آن در شکل         آمده است . شکل         نمونه نيتريده نشده را نشان ميدهد که داراي فاز ? (مارتنزيت) است . شکل      نمونه نيتريده شده در 350 (_ ^0)C را نشان ميدهد که بخش اصلي آن شامل نيتريد آهن ? است . در همين شکل در 42.80 يک پيک از محلول جامد فوق اشباع نيتروژن موجود است و اين پيک با هيچ فاز ممکن از قبيل آهن نيتريد آهن و نيتريد کروم در سطح نيتريده شده منطبق نيست . اين فاز ميتواند بعنوان مارتنزيت گسترش يافته يا ?_N   تلقي شود. فاز مارتنزيت گسترش يافته و نيتريد کروم ? باعث بوجود آمدن مقادير سختي سطحي بالا شدند .
فاز غالب در لايه سطح نيتريده شده 450 (_ ^0)C   نيتريد آهن?^'  ميباشد و مقدار نيتريد آهن ? خيلي کمتر از سطح نيتريده شده در 350 (_ ^0)C ميباشد . نيتريد کروم نيز روي سطح مشخص شد . مارتنزيت گسترش يافته بدليل اينکه پيک هايش روي نيتريد آهن ? و نيتريد کروم ميافتد دقيقا" نميتواند تعيين شود اما انتظار حضور آن در اين دماي نيتريده کردن وجود دارد .
 مقدار نيتريد آهن?^'    روي لايه سطحي نيتريده شده در 550 (_ ^0)C بيشتر افزايش يافته و مقدار نيتريد آهن ? کاهش چشمگيري دارد تا آنجا که تقريبا" پيک هاي ? ناپديد شده اند .پيک مربوط به مارتنزيت گسترش يافته نيز از بين رفته است و نيتريد کروم درلايه نيتريده مشخص شده است . به نظر ميآيد نيتروژن با کروم در طول نيتريده کردن در 550 (_ ^0)C واکنش داده و مستقيما" رسوب نيتريد کروم را ايجاد کرده است . بنابراين مقدار نيتروژن در محلول جامد کاهش مييابد و گسترش شبکه نيز از بين ميرود و پيک پراش اشعه ايکس بجاي قبلي خود ( مارتنزيت ) منتقل ميشود .

 

مورفولوژي سطح خورده شده نمونه هاي عادي و نيتريده شده پس از 120 ساعت تست کردن در بخار نمکي در شکل      نشان داده شده است . زنگ آهن قرمز و خوردگي حفره اي شديد ميتواند روي نمونه هاي نيتريده شده در 450 و 550 درجه سانتيگراد همانند نمونه بدون عمليات ديده شود و بيشترين آسيب خوردگي روي نمونه نيتريده شده در 550 (_ ^0)C رخ ميدهد . اما رفتار خوردگي حفره اي نمونه نيتريده شد در 350 (_ ^0)C بطور مشخص افزايش يافته است .

 

شکل         مورفولوژي سطحي نمونه هاي عادي ونيتريده شده را پس از تست پاشش نمکي و پس از برداشتن محصولات خوردگي نشان ميدهد . مطابق با شکل       نمونه نيتريده شده در 550 (_ ^0)C بيشترين خوردگي را دارد و تعداد زياد و عميقي حفره هاي خوردگي روي سطح ديده ميشود. حفرات خوردگي روي نمونه هاي نيتريده شده در 450 (_ ^0)C داراي اندازه کوچکتر و پراکنده تر هستند . نمونه هاي نيتريده نشده و نيتريده شده در 350 (_ ^0)C نيز تحت خوردگي حفره اي هستند اما حفرات خوردگي روي نمونه نيتريده شده کوچکتر و کمتر از نمونه نيتريده نشده است .

 

نيتريده کردن در 450 و 550 درجه سانتيگراد مقاومت خوردگي نمونه هاي فولادي 420 را بدليل تشکيل نيتريد کروم و خالي شدن کروم درمحلول جامد لايه نيتريدي را کاهش ميدهد . اما نيتريده کردن پلاسمايي در 350 (_ ^0)C مانع تشکيل نيتريد کروم ميشود و تشکيل فازهاي پايدار نيتريد آهن ? و مارتنزيت گسترش يافته روي سطح نيتريده شده را پيشرفت ميدهد . بنابراين باعث افزايش قابل ملاحظه  در خواص خوردگي فولاد 420 ميشود .

 

شکل       منحني هاي پلاريزاسيون آندي براي نمونه هاي فولاد زنگ نزن مارتنزيتي 420 عادي و نيتريده شده پلاسمايي را نشان ميدهد . ميتوان ملاحظه کرد که نمونه نيتريده نشده يک منطقه پسيو مشخص ندارد و پتانسيل خوردگي آن -0.58 V است . نمونه نيتريده شده در 550 (_ ^0)C نيز منطقه پسيو ندارد که اين امر ناشي از تشکيل نيتريد کروم و تخليه کروم در محلول جامد لايه نيتريده است که با خوردگي حفره اي همراه ميباشد . براي نمونه نيتريده شده در 350 (_ ^0)C پتانسيل خوردگي -0.52 V است و منحني پلاريزاسيون يک منطقه پسيو مشخص را نشان ميدهد . منحني هاي پلاريزاسيون در شکل          که پتانسيل حفره دار شدن 0.05 V براي نمونه نيتريده شده در 350 (_ ^0)C است . که خيلي بيشتر از پتانسيل هاي خوردگي نمونه نيتريده نشده و نيتريده شده در 550 (_ ^0)C است .

 

عليرغم کارهايي که روي خواص خوردگي فولادهاي زنگ نزن نيتريده شده پلاسمايي انجام شده کارهاي بسيار محدودي روي خوردگي ديگر فولادهاي نيتريده شده انجام گرفته است . يک از اين تحقيقات تاثير نيتريده کردن پلاسمايي روي خواص خوردگي فولاد فريتي کربن بالاي کم آلياژ SAE 52100 را بررسي کرده است . اين فولاد بيشتر در آمريکا مورد استفاده قرار ميگيرد . 
در اين مورد نيتريده کردن پلاسمايي در يک منبع قدرت پالسي مستقيم در زمان هاي متفاوت و در دماهاي 450 ، 500 و 560 درجه سانتيگراد انجام شده است . گاز مورد استفاده ترکيبي از 65% H2 و 35% N2 انتخاب شده و اين عمليات در بازه ولتاژي 540-710 V مستقيم و فرکانس 10 Hz و دوره کاري 66% صورت گرفته است . 
فازهاي ايجاد شده در زمان هاي مختلف روي سطح نيتريده شده با استفاده از پراش اشعه ايکس در شکل         مشخص شده اند .در نمونه نيتريده نشده تنها پيک آهن آلفا ديده مي شود. براي نمونه نيتريده شده در 450 (_ ^0)C ، تنها پيک هاي ضعيف نيتريد آهن ?^' بهمراه پيک قوي آهن آلفا ديده ميشود . نيتريده کردن پلاسمايي در دماهاي 500 و 560 درجه سانتيگراد باعث تشکيل مقادير کمي نيتريد آهن ? در کنار نيتريد آهن?^' و آهن الفا شده است . بايد در نظر داشت که شدت پيک هاي نيتريد آهن با زياد شدن زمان نيتريده کردن در يک دماي خاص افزايش مييابد .

 

نمونه هاي نيتريده شده تحت تست پلاريزاسيون در يک محلول کلريد سديم 3.56% قرار گرفتند. دياگرام هاي مربوط به پلاريزاسيون در شکل       نشان داده شده اند . اين منحني هاي مربوط به نمونه عادي و نمونه هاي نيتريده شده براي 3h و در دماهاي مختلف است . نتايج حاصل از اين تست هاي پلاريزاسيون در جدول        نمايش داده شده است . ملاحظه ميشود که با افزايش دماي نيتريده کردن پتانسيل خوردگي افزايش مييابد . اين مسئله در جايي است که چگالي جريان خوردگي و سرعت خوردگي کاهش مييابد و مقاومت پلاريزاسيون روند رو به رشد دارد . معناي دقيق اين حرف افزايش مقاومت به خوردگي با نيتريده کردن است .

 

همچنين وقتي که رفتار نيتريده کردن براي 1 و 5 ساعت بررسي شود اين روند قابل مشاهده است . پديده مقاومت به خوردگي ميتواند حضور يک لايه فشرده روي سطح مربوط شود . از آنجا که نيتريد يک فاز نجيب است تشکيل نيتريد بيشتر ميتواند به پوشش سطح از حملات خوردگي کمک کند و با اين دليل با افزايش زمان و دماي نتيريده کردن مقاومت خوردگي افزايش مييابد . هنگاميکه نيتريد افزايش مييابد از تکه هاي پراکنده روي سطح بسمت يک طبيعت واحد پيش ميرود .

 

شکل          تغييرات پتانسيل خوردگي و سرعت خوردگي با زمان نيتريده کردن را براي چند دماي مختلف نشان ميدهد . مي بينيم که با افزايش زمان و دماي نيتريده کردن پتانسيل خوردگي افزايش يافته است . سرعت خوردگي روند معکوسي را دنبال ميکند و نهايتا" کاهش شديدي در سرعت خوردگي پس از نيتريده کردن پلاسمايي را نشان ميدهد . افزايش در پتانسيل خوردگي بهمراه افزايش زمان نيتريده کردن احتمالا" مربوط به افزايش حجم بخش نيتريدهاي تشکيل شده در دما و زمان بالاتر نيتريده کردن برميگردد  .  
?m

موضوعات مرتبط: خوردگی , ,

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


خوردگی سازه های دریایی
شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:36 | بازدید : 1218 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

خسارت هاي خوردگي 
براساس آماري منتشر شده توسط مرکز تحقيقات خوردگي دانشگاه ايالتي اوهايو آمريکا (RPI) در هر ثانيه يک تن فولاد در اثر زنگ زدگي از ميان مي رود. از طرف ديگر انرژي مورد نياز براي توليد يک تن فولاد نيز در حدود مصرف انرژي يک خانواده متوسط در مدت سه ماه مي باشد، بنابراين در سطح دنيا تقريباً در هر يک دقيقه انرژي مصرفي سالانه يک خانواده متوسط در اثر خوردگي به هدر مي رود. اين در حالي است که از هر تن فولاد توليدي در سطح جهاني بطور تقريب پنجاه درصد آن براي جايگزين کردن فولادهاي زنگ زده بکار مي رود. بطور مثال چنانچه يک لوله هشت اينچي بطول تقريبي در فاصله 400 کيلومتري، با روش هاي جلوگيري از خوردگي محافظت شود، نزديک به 3700 تن فولاد صرفه جويي خواهد شد.
مطابق تحقيقات بعمل آمده توسط موسسه تحقيقات برق (EPRI) در آمريکا، قريب 55 درصد خاموشي هاي ناگهاني در اين کشور ناشي از خوردگي در اتصالات الکتريکي و الکترونيکي است. 
خسارت ناشي از خوردگي بخش عمده اي از خسارت اقتصادي را تشکيل مي دهد. اين خسارت شامل مواردي همچون هزينه هاي تعويض قطعات، دستگاهها و ماشين آلات، هزينه هاي اعمال روش هاي حفاظت نظير پوشش دهي و رنگ آميزي، تعميرات و نگهداري، نصب سيستم هاي حفاظت کاتدي و موارد ديگر است که مي توان آنها را تحت عنوان خسارات مستقيم دسته بندي کرد. خسارت غير مستقيم شامل مواردي همانند کاهش راندمان سيستم ها، از دست رفتن شکل ظاهري، اتلاف محصولات، از کار افتادن کارخانجات و غيره مي باشد. 
يکي از شاخص هاي مهم اقتصادي براي سنجش قدرت اقتصادي و همچنين زيان هاي اقتصادي يک کشور، توليد ناخالص ملي (GNP) و توليد ناخالص داخل (GDP) مي باشد. GNP ارزش کالا و خدمات ارائه شده توسط افراد يک ملت در خارج از مرزها و يا بيگانگان در داخل مرزهاي يک کشور در يک سال و GDP ارزش کالا و خدمات توليد شده در قلمرو يک کشور در يک سال مي باشد. بر طبق رويه هاي موجود بين 2 تا 4 درصد از GNP به عنوان شاخص براي محاسبه زيان اقتصادي ناشي از خوردگي در کشورها بکار مي رود. البته در بعضي از کشورها اين رقم را بين 4 تا 5 درصد در نظر مي گيرند

 

 

 

 

 


فصل اول 
1-1- معرفي نواحي دريايي
خوردگي فلزات در آب دريا نه تنها بستگي به نوع فلز و آلياژ دارد بلکه به عواملي مانند عمق، دما، ميزان و نوع گازهاي حل شده، ميزان و نوع ترکيب هاي آلي و معدني، سرعت حرکت و عوامل بيولوژيکي آب دريا نيز بستگي دارد.
بررسي هر يک از عوامل دخيل در خوردگي فلزات در شرايط محيطي آب دريا يک پژوهش، کاري بسيار مشکل و پيچيده است و هر کدام از تحقيقاتي که بر روي خوردگي فلزات در آب دريا صورت گرفته است تنها از يک ديدگاه و غالباً يک نوع خوردگي بر روي يک يا چند فلز و آلياژ انجام گريده است.
بيشتر از هفتاد درصد از سطح زمين را آب دريا پوشانده است . و فراوان ترين الکتروليت طبيعي آب دريا است.اکثر فلزها و آلياژهاي ساختماني در معرض حمله آب دريا و يا مه غليظ هوا قرار مي گيرند. رفتار فلزات به طور وسيعي بستگي به شرايطي دارد که فلزات در آن بکار گرفته مي شوند، اين شرايط در محيطي که فلز در آن قرار مي گيرد تعيين مي کنند. محيط دريا داراي نواحي مختلفي است اين نواحي عبارتند از: ناحيه اتمسفري، ناحيه سطحي، ناحيه جزر و مدي، ناحيه کم عمق، ناحيه عمق متوسط، ناحيه عمق و ناحيه گل ولاي کف. در جدول 2-1 اين نواحي طبقه بندي شده اند.
2-1- شدت خوردگي در نواحي دريايي
2-1-1- ناحيه اتمسفري
در اتمسفر هوا شدت حمله خوردگي به مقدار زيادي متاثر از مقدار ذرات نمک و يا گرد وغباري است که بر روي سطح فلز جمع مي شود. نمک توسط باد و شرايط جوي نامساعد و همچنين امواج دريا و غيره از طرف دريا بر روي سطح فلز تجمع مي يابد. با توجه به اينکه نمک هاي دريا خصوصاً کلريد و منيزيم و کلسيم جاذب رطوبت هستند. معمولاً بر روي سطح فلزات را فيلمي از مايع تشکيل مي شود زيرا در محيط دريا شرايط مناسب براي تبديل بخار آب به آب در فصول مختلف سال و يا در طول روز فراهم مي شود. ميزان قطرات آب تشکيل شده بر روي سطح فلزات با دور شدن از دريا به مقدار زيادي کاهش مي يابد. البته در شرايطي که طوفان هاي خيلي شديد شرايط جوي دريا را به مناطق دور از دريا منتقل مي کند ممکن است شرايط تغيير نمايد. نمک هاي تجمع يافته بر روي سطح فلزات بخوبي قابل اندازه گيري است.
عامل ديگر که بر روي رفتار خوردگي فلزات در محيط دريا موثر است تشعشعات خورشيدي است، اين تشعشعات واکنش هاي خوردگي بر روي فلزاتي همچن مس و آهن را فعال کرده و همچنين فعاليت بيولوژيکي از قبيل قارچي شدن که باعث مي شود رطوبت و گرد وغبار بر روي سطح فلز حبس شود را تشديد مي کند. همچنين گردهاي مرجاني که با نمک دريا ترکيب شده اند گاهي در مناطق گرمسيري باعث خوردگي فلزات مي شوند.
مقدار باران و توزيع آن در طول يک دوره زماني نيز در نرخ خوردگي در اتمسفر دريايي موثر است. فرکانس بارش باران ممکن است منجر به کاهش نرخ خوردگي بر اثر شسته شدن نمک هاي تجمع يافته بر روي فلزات شود. در بعضي حالات، خوردگي در محل هايي که دارايي سرپناه هستند خيلي شديدتر از خوردگي هاي محل هاي روباز است، زيرا گرد و غبار ناشي از نمک هاي دريا توسط باران زدوده نمي شود. در بعضي حالات نيز ممکن است قارچهاي تشکيل شده بر روي سطح فلزات باعث جذب رطوبت شود. تحت اين شرايط، رطوبت بر روي فلز نگاه داشته شده و خورندگي افزايش مي يابد.
بطور کلي محيط هاي دريايي گرمسيري بيشتر از محيط هاي دريايي منجمد و محيط هاي دريايي معتدل خورنده هستند. البته درجه حرارت تنها عامل توجيه کننده اين تفاوت نيست، بلکه با تغيير موقعيت جغرافيايي عوامل ديگري نيز اثر مي کند که باعث تغييرات نرخ خوردگي مي شود. ملاحظات ترموديناميکي نيز حاکي از تسريع واکنش هاي شيميايي در اثر افزايش درجه حرارت است. 
2-1-2- ناحيه سطحي
مواد موجود درناحيه سطحي تقريبا ًبصورت مداوم توسط آب دريا که حاوي هوا است، تر مي شوند. در اين ناحيه جانداران دريايي چسبنده نمي توانند رشد کنند. همچنين ترکيب آب و باد در اين ناحيه شرايط حادي را فراهم مي کنند، بطوريکه برخورد آب شرايط مضاعفي را براي تخريب و شدت خوردگي ايجاد مي کند.
براي تعدادي از فلزات و آلياژها، خصوصاً فولاد، اين ناحيه مخربترين ناحيه است. حباب هاي هواي وارد شده به آب دريا در يک منطقه نيز آنرا براي از بين بردن لايه هاي سطحي محافظ و همچنين شکستن پوشش هاي رنگ، مخرب تر از نواحي ديگر مي کند، ليکن فلزاتي همچون فولاد زنگ نزن و تيتانيم در اين ناحيه بر اثر هوادهي مناسب، تشکيل فيلم سطحي غيرفعال محافظ را داده و تحت اين شرايط مقاوم مي شوند.
2-1-3- ناحيه جزر و مد
شبيه ناحيه سطحي، سطوح فلزي قرار گرفته در اين ناحيه نيز در تماس با هوادهي آب دريا هستند با اين تفاوت که در قسمت کمي از روز اين شرايط برقرار مي شود. درجه حرارت سطح فلز در اين ناحيه ناشي از درجه حرارت هوا و آب درياست، ولي شرايط مناسب تري براي برابر شدن با درجه حرارت آب دريا را دارد.
جريان جزر و مد در مناطق مختلف متغير است، براي فلزاتي همچون فولاد، جريان هاي جزر و مدي بزرگتر باعث افزيش نرخ حمله خوردگي خواهد شد. در ناحيه جزر و مد موجودات دريايي بر روي فلزات رسوب مي کنند. در بعضي حالات اين رسوبات باعث محافظت جزيي سطح فلزاتي همچون فولاد ساده کربني و در بعضي مواقع تشديد حمله خوردگي فلزاتي چون فولاد زنگ نزن مي شود.
در چنين شرايطي، بين رفتار نمونه هاي آزمايشگاهي که در اين ناحيه قرار مي گيرند و از بين رفتن يک سازه دريايي (همچون پايه پلي که از ناحيه اتمسفري شروع شده و از ميان ناحيه سطحي و جزر و مدي بطرف ناحيه عمقي و کف دريا امتداد پيدا کرده است) تفاوت قابل ملاحظه اي وجود دارد. براي يک پايه پل فولادي شدت حمله خوردگي درست در محلي زير خط آب بيشتر است.
در اين صورت براي حفاظت پل فولادي از روش حفاظت کاتدي استفاده مي شود. چون ناحيه جزر و مدي دائماً در حال جابجايي و تغيير بوده و اکسيژن در اين ناحيه به وفور يافت مي شود پلاريزاسيون کاتدي پيشرفت نمي نمايد. نرخ خوردگي در ناحيه جزر و مدي در مواقعي که حفاظت کاتدي بر روي آن اعمال نمي شود نسبت به آنچه که درحالت فوق توصيف شد بالاتر مي رود.
2-1-4- ناحيه کم عمق
رفتار خوردگي فلزات در آب دريا در اين ناحيه را از حيث اينکه خوردگي به وسيله چه عاملي صورت مي گيرد مي توان به دو صورت طبقه بندي کرد:
1- کنترل بوسيله واکنش هاي کاتدي
2- کنترل بوسيله حضور يک لايه اکسيدي غيرفعال
فولاد کربني بهترين نمونه براي دسته اول است. روي و منيزيم نيز مثال هاي ديگري در اين مورد هستند. فلزاتي همچون تيتانيم، نيکل، کرم، موليبدن و آلياژهاي آنها مثال هاي خوبي براي نوع دوم هستند. همچنين در بعضي از محيط هاي دريايي فولادهاي زنگ نزن تشکيل فيلم غير فعال داده و کنترل خوردگي توسط اين فيلم صورت مي گيرد. البته مقاومت فلزي خوردگي فلزات نجيب مانند پلاتين، طلا و نقره مديون تشکيل فيلم غير فعال بر روي آنها نيست بلکه مقاومت ذاتي آنها به خوردگي ناشي از خواص ترموديناميکي و اصالت آنهاست. در اينجا بيشتر در مورد رفتار خوردگي فولادهاي ساده کربن بحث مي شود، زيرا اولاً بطور وسيعي در سازهاي دريايي مورد استفاده قرار مي گيرد و ثانياً عوامل موثر در رفتار خوردگي آنها در محيط دريايي بيشتر است.
نرخ خوردگي اين فولادها به مقدار زيادي بوسيله حضور اکسيژن در ناحيه کاتدي کنترل مي  شود. در اينجا منبع اکسيژن و عوامل ديگر که ممکن است بر روي ميزان اکسيژن تاثير بگذارد مورد بحث قرار مي گيرد. در عمق هاي سطحي مقدار اکسيژن معمولاً در حالت اشباع است. همچنين فعاليت هاي بيولوژيکي که شامل گياهان و زندگي حيوانات دريايي مي شود در مقدار حداکثر خود مي باشد.
درجه حرارت در سطح آب بطور قابل ملاحظه اي گرمتر از عمق هاي سطحي و نواحي عميق دريا بوده و ميزان آن با تغيير موقعيت جغرافيايي تغيير مي کند.
فعاليت بيولوژيکي در سطح فولاد (مخصوصاً در انواع ورق هاي ضخيم) نرخ حمله خوردگي را کاهش مي دهد زيرا اولاً ميزان اکسيژن را در محل کاتد کاهش مي دهد و ثانياً سرعت انتقال اکسيژن بطرف کاتد را بوسيله آب دريا کاهش مي دهد. در صورتي که در محل کاتد مقدار کربنات کلسيم زياد شود، اين ماده نيز مي تواند نقش حفاظتي همچون موجودات بيولوژيکي را ايفا نمايد. در مناطقي مثل بندرگاه ها که آب دريا رقيق مي شود، کربنات کلسيم در شرايط غير اشباع قرار مي گيرد، در اينصورت از توسعه نقش حفاظتي آن جلوگيري مي شود.
آلودگي محيط مي تواند شرايط خورندگي آب دريا را بيشتر کرده و همچنين زندگي موجودات دريايي را متوقف کند. بنابراين  تحت اين شرايط نقش حفاظتي موجودات بيولوژيکي نيز از بين خواهد رفت. آمونياک و سولفيد موجود در آب درياي آلوده شده فعاليت خوردگي را بر روي برخي فلزات همچون مس و فولاد افزايش مي دهد. کليه عواملي که در نرخ خوردگي فلزات موجود در ناحيه سطحي موثر هستند، براي آبهاي واقع در اطراف تپه هاي زير دريا بسيار مهم هستند، عمق اين آبها به حدود 1000 فوت مي رسد.
منبع اکسيژن با افزايش عمق آب کم مي شود و اين نشانگر اين است که با افزايش عمق، نرخ خوردگي تغيير مي کند. درجه حرارت آب با افزايش عمق آب کم مي شود، خصوصاً از عمق 100 فوت به پايين کاهش درجه حرارت تشديد مي شود اين دو عامل (اکسيژن و درجه حرارت) باعث کاهش حملات خوردگي نسبت به ناحيه سطحي و جزر و مدي خواهد 
 و درجه حرارت نيز پايين مي آيد، بنابر اين نرخ خوردگي در اين ناحيه به تدريج کاهش مي يابد.

 

2-1-6- ناحيه عميق
درنواحي عميق مجدداً ميزان اکسيژن براي بوجود آمدن خوردگي قدري افزايش مي يابد. در بعضي از مناطق اقيانوس آرام کمترين غلظت اکسيژن در عمق 2000 فوت در حدود2/0 ميلي ليتر در يک ليتر آب دريا تخمين زده شده است و از اين عمق به بعد مجدداً ميزان اکسيژن اضافه شده بطوريکه در عمق 6000 فوت غلظت اکسيژن به حدود 4 ميلي ليتر در يک ليتر آب دريا مي رسد. اين موضوع نشان ميدهد که تا عمق 2000فوت، اکسيژن توسط موجودات دريايي مصرف مي شود. افزايش اکسيژن در اعماق بالاتر از 2000 فوت بعلت وجود جريان هاي دريايي است.
عامل ديگري که بر روي نرخ خوردگي در اعماق دريا تاثير مي گذارد تغييرات PH آب دريا است. هر چند از سطح دريا به طرف عمق برويم PH کمتر مي شود کاهش PH تنها بوسيله افزايش فشار است. همچنين غلظت ترکيباتي همچون دي اکسيد کربن، بي کربنات کلسيم و کربنات کلسيم از حالت تعادلي خارج شده و به مقدار جزيي در اعماق دريا زير حد اشباع قرار شد. سرعت آب نيز در اعماق بين 60 تا 100 فوت کاهش مي يابد و لذا نرخ خوردگي فلزاتي همچون فولاد معمولاً تحت اين شرايط کمتر مي شود.
2-1-5- ناحيه عمق متوسط
در اعماق بالاتر از 60 تا 100 فوت، موجودات بيولوژيکي موثر درخوردگي فلزات بجز حيوانات وجود ندارد زيرا در اين اعماق تشعشعات خورشيدي براي رشد گياهان دريايي کافي نيست. همچنين هر چه از طرف سواحل دور شويم خوردگي بيولوژيکي کمتر مي شود زيرا معمولاً تخم گذاري حيوانات و توليد مثل آنها درکنار صخره ها و سواحل انجام مي شود. همچنين با دور شدن از ساحل از يک طرف و از طرفي ديگر با رفتن به اعماق دريا فعاليت بيولوژيکي کمتر مي شود. ميزان اکسيژن به مقدار زيادي کاهش 2-1-7- ناحيه گل و لاي کف
رفتار محيطي اين ناحيه پيچيده بوده و مطالعات در حال حاضر برروي تعدادي نمونه ها انجام شده است.خصوصيات فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي رسوبات نشانگر خورندگي کافي در اين ناحيه است. رسوبات سطحي و عمقي اين ناحيه حاوي باکتري بوده و غيرهوازي مي باشد.
فعاليت اين باکتري ها موجب توليد گازهاي شامل NH3 , H2S , CH4 مي شود. افزايش فشار نيز باعث افزايش فعاليت باکتري ها مي شود و سولفيد توليد مي گيرد، در حاليکه اين ترکيبات در سطح در حالت فوق اشباع هستند.
بنابراين، انتظار مي رود در عمق دريا تمايل کمتري نسبت به تشکيل فيلم حفاظتي ترکيبات معدني همچون ترکيبات مذکور در مقايسه با سطح دريا باشد. براي مثال مشاهده شده است که آندهاي قرباني شونده در عمق هاي نزديک 5000 فوت به ميزان بيشتري نسبت به سطح دريا خورده شوند.

موضوعات مرتبط: خوردگی , ,

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


خوردگی آلومینیم
شنبه 2 / 2 / 1393 ساعت 16:35 | بازدید : 1409 | نویسنده : میلاد محمدزاده | ( نظرات )

خوردگي دو فلزي :
چون آلومينيوم يک فلز پست است خطر خوردگي دو فلزي در تماس مستقيم آن با يک فلز نجيب تر مثل فولاد وجود دارد . ولي شرط وقوع حمله? حضور يک الکتروليت در نقطه تماس است . لذا خوردگي دو فلزي در فضاي بسته خشک به وجود نمي آيد و خطر حمله خوردگي دو فلزي در اتمسفر باز وجود دارد . البته اين نوع خوردگي روي سطحي که با دوده آلوده شده باشد هم پيش مي آيد .

خوردگي شکافي:
نوعي خوردگي شکافي در آلومينيوم در حضور آب پيش مي آيد نتيجه اين خوردگي شکافي مي تواند تشکيل اکسيد آلومينيوم باشد که به صورت لکه هاي آب سبب بي رنگ شدن سطح مي شود . زدودن لکه هاب آب دشوارو احتمالا غير ممکن است .

خوردگي لايه اي :
خوردگي لايه اي که به خوردگي پوسته شدن هم معروف است بيشتر به موادي که غلتک مي خورند يا روزن ران مي شوند ازنوع AlCuMg و AlZnMg محدود مي شود . مکان حمله د رلايه هاي موازي نازک در جهت حرکت به جلو بوده است و سبب مي شود که رويه هاي فلزي که مورد حمله قرار گرفته اند از هم جدا شده و يا تاول هايي بر سطح فلز ايجاد شود . خوردگي لايه اي با قرار گرفتن فلز در آب راکد و يا اتمسفر در يايي هم به وجود مي آيد و مقاومت در برابر خوردگي لايه اي هم از روي عمليات پير سازي تعيين مي شود .
يكي ديگر ازخواص مشخصه آلياژهاي آلومينيوم مقاومت در مقابل خوردگي است. آلومينيوم خالص وقتي كهدر هوا قرار گيرد بلافاصله با يك لايه چسبنده اكسيد آلومينيومي پوشيده مي‌شود، اينلايه پوششي، مانع خوردگي مي‌گردد. اگر در اثر سائيدگي اين لايه كنده شود بلافاصلهدوباره تشكيل مي‌گردد. ضخامت اين لايه نازك طبيعي در حدود 025/0 ميكرون (يك ميكرون = يك هزارم ميلي‌متر) است، با اين وجود بقدري محكم است كه مانع موثري در مقابل اغلبمواد خورنده محسوب مي‌گردد.
البته برخي از آلياژهاي خاص آلومينيوم نسبت بهديگران مقاومتر است. براي مثال گروه آلياژهاي Al-mg مخصوصاً در مقابل هوا و آب دريامقاوم است. از طرف ديگر آلياژهاي آلومينيوم حاوي مس يا روي از نظر مقاومت خوردگيضعيف‌تر و از نظر استحكام مكانيكي قويتر مي‌باشد.روش هاي زير در جلوگيري از خوردگي به کار مي رود :

حفاظت کاتد ي:
مصالح آلومينيوم غوطه ور در آب را مي توان به روش حفاظت کاتدي در مقابل تشکيل حفره حفظ کرد. براي اين کار پتانسيل الکترودي را تا مقدار زير پتانسيل تشکيل حفره جسم در محيط مورد نظر پايين مي آورند? با وجود اين گاز هيدروژن مي تواند در کاتد تشکيل شود که نتيجه آن بالا رفتن مقدار PH است . هرگاه PH بسيار بالا رود آلومينيوم احتمالا مورد حمله قرار مي گيرد لذا از حفاظت اضافي آن بايد اجتناب کرد .
 
آندي کردن: 
لايه اکسيد تشکيل شده در سطح آلومينيوم در معرض هوا از خصلت حفاظتي خوبي برخوردار است اما اين لايه اکسيد را مي توان با برقکافت ضخيم تر کرد . اين کار را آندي کردن مي گويند و اکسيدي که به اين ترتيب تشکيل مي شود اندود اکسيد آندي ناميده مي شود . با آندي کردن فلز مقاومت در برابر خوردگي افزايش مي يابد ضمن اينکه سطح با قرار گرفتن در فضاي باز ظاهر جديدي پيدا خواهد کرد . در موقع آندي کردن آلومينيوم شي فلزي اند پيل الکتروليتي را تشکيل مي دهد . اندود اکسيد آندي که طي برقکافت ايجاد مي شود شامل يک لايه فشرده به صورت سد در نزديک سطح فلز و لايه ديگري با منافذ ريز بر روي آن است .

رنگ کاري :
مصالح آلومينيومي را براي فضاي باز مثل ساختمان ها نياز به رنگ مقاوم به خوردگي ندارند . خوردگي اتمسفري ان قدر شديد نيست که بر مقاومت ساختمان اثر گذارد . در هر حال رنگ کردن آلومينيوم بيشتر به منظور زيبا سازي انجام مي شود.
اگر مقاومت طبيعي آلومينيومبراي بعضي از محيط‌ها كافي نباشد در آن صورت روش هايي وجود دارد كه بتوان مقاومت آنرا افزايش داد. برخي از اين روشها عبارتند از: پوشش دادن با آلومينيم ? آندايزه کردن يا آبکاري ? پوشش سخت دادن ومحافظت کاتدي .

پوشش آلومينيومي دادن Alcladding:
بطور كلي آلياژهاي آلومينيوم با استحكام زياد از نظر خوردگي كم مقاومترين آنها محسوب مي‌گردند. اين مطلب بخصوص در مورد آلياژهاي حاوي درصدهاي زياد مس يا روي صادق است. از طرف ديگر مقاومت به خوردگي آلومينيوم خالص بسيار زياد است. پوشش آلومينيومي دادن يكي از روش هاي افزايش مقاومت خوردگي به يك آلياژ با استحكام زياد است. در اين فرآيند يك لايه آلومينيوم خالص به سطح آلياژ مورد نظر متصل شده و در نتيجه در مجموعه خواص مورد نظر حاصل مي‌شود. اين روش مخصوصاً در محصولات ورقه‌اي مناسب است.

آندايزه كردن (آبكاري) Anodizing:
در اين روش از مقاومت زياد در مقابل خوردگي لايه پوششي كه بلافاصله بر روي سطح آلومينيوم تازه بريده شده تشكيل مي‌گردد استفاده مي‌شود. همانگونه كه قبلاً ذكر گرديد اين لايه عامل مقاومت به خوردگي طبيعي اين فلز است. آندايزه كردن در واقع يك نوع ضخيم كردن لايه اكسيدي به ضخامت تا چندين هزار برابر ضخامت لايه اكسيد طبيعي است. نتيجه عمل، لايه‌اي است سخت با ضخامت حدود 5/25 ميكرون بر تمام سطح آلومينيوم كه علاوه بر مقاومت به خوردگي در مقابل سايش نيز استحكام كافي دارد. آندايزه كردن يك روش الكتريكي است كه انواع مختلف آن اساساً از نظر محلولي كه فلز در آن مورد عمل قرار مي‌گيرد و ضخامت لايه اكسيدي حاصل، فرق مي‌نمايد. از اين طريق پوشش دادن علاوه بر حفاظت سطحي گاهي به منظور تزئيني نيز استفاده مي‌گردد اگر فلز آندايزه شده را با انواع رنگهاي مختلف پوشش دهند رنگ حاصل تقريباً بصورت قسمتي از اكسيد سطحي بدست مي‌آيد.

تاول زدن سطح قطعات آلومينيمي در هنگام عمليات حرارتي :
عواقب نفوذ هيدروژن بداخل مذاب از طريق واکنش سطحي مذاب با بخار آب در ريخته گري کاملا مشخص است. يک چنين واکنشي ممکن است در خلال عمليات حرارتي انحلال نيز با آلومينيوم جامد انجام گيرد که منجر به جذب اتم هاي هيدروژن شود. اين اتم ها مي توانند در حفره هاي داخلي با هم ترکيب شده و تشکيل مجموعه هاي گاز ملکولي دهند. در اثر حرارت دادن ماده فشار گازي موضعي ايجاد مي شود و با توجه به اينکه در اين دماهاي بالا فلز داراي پلاستيسيته نسبتا زيادي است اين امر منجر به تشکيل تاولهاي غير قابل جبران سطحي مي گردد. 
تاولهاي ايجاد شده بر سطح قطعات آلياژ آلومينيومي عمليات حرارتي شده در محيط مرطوب حفره هاي داخلي که اين تاولها در آنجا ايجاد مي شوند از تخلخل هاي اوليه شمش که از بين نرفته اند ترکيبات بين فلزي که در خلال تغيير شکل ترک خورده اند و احتمالا خوشه هاي مکانهاي خالي اتمي در شبکه که ممکن است در اثر حل شدن رسوبات يا ترکيبات حاصل شده باشند ناشي مي شوند. در اين گونه موارد وجود تاولي که باعث خرابي ظاهر سطحي قطعه مي گردد ممکن است تاثير برروي خواص مکانيکي قطعات بگذارد. در هر حال بيش از حد گرم کردن قطعه منجر به تاول زدن مي گردد زيرا هيدروژن به آساني مي تواند توسط مناطق ذوب شده جذب گردد که در اين صورت مساله جدي تر مي شود و باعث مردود شدن قطعه کار مي گردد.
از آنجائي که حذف کامل حفره هاي داخلي در محصولات کار شده مشکل است ? لازم است مقدار بخار آب موجود در محيط کوره را به حداقل رسانيد.اگر اين امر امکان پذير نباشد در آن صورت ورود يک نمک فلورايدي بداخل کوره در خلال عمليات حرارتي قطعات حساس مي تواند از طريق کاهش واکنش سطحي قطعه با بخار آب مفيد واقع شود.

موضوعات مرتبط: خوردگی , ,

|
امتیاز مطلب : 0
|
تعداد امتیازدهندگان : 0
|
مجموع امتیاز : 0


صفحه قبل 1 صفحه بعد

منوی کاربری


عضو شوید


نام کاربری
رمز عبور

:: فراموشی رمز عبور؟

عضویت سریع

نام کاربری
رمز عبور
تکرار رمز
ایمیل
کد تصویری
موضوعات
نویسندگان
نظر سنجی

سطح وبسایت چطوری در نظر میگیرید

خبرنامه
براي اطلاع از آپيدت شدن وبلاگ در خبرنامه وبلاگ عضو شويد تا جديدترين مطالب به ايميل شما ارسال شود



دیگر موارد


خبرنامه وبلاگ:

برای ثبت نام در خبرنامه ایمیل خود را وارد نمایید



تبادل لینک هوشمند

تبادل لینک هوشمند

برای تبادل لینک ابتدا ما را با عنوان Special reference Metallurgy و آدرس metallurgyy.lxb.ir لینک نمایید سپس مشخصات لینک خود را در زیر نوشته . در صورت وجود لینک ما در سایت شما لینکتان به طور خودکار در سایت ما قرار میگیرد.






آمار وب سایت

آمار مطالب

:: کل مطالب : 384
:: کل نظرات : 16

آمار کاربران

:: افراد آنلاین : 8
:: تعداد اعضا : 955

کاربران آنلاین


آمار بازدید

:: بازدید امروز : 14
:: باردید دیروز : 51
:: بازدید هفته : 67
:: بازدید ماه : 14
:: بازدید سال : 10163
:: بازدید کلی : 142469