خوردگی و حفاظت با تكیه بر روشهای نوین
دسته بندي :
کالاهای دیجیتال »
رشته شیمی (آموزش_و_پژوهش)
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:75
پايان نامه مقطع كارشناسي
مهندسي شيمي- طراحي فرايندهاي صنایع نفت
فهرست مطالب :
فصل اول: خوردگي و انواع آن.. 1
1-1 انواع خوردگی.. 3
1-1-1 خوردگی یكنواخت... 4
1-1-2 خوردگی گالوانیكی یا دو فلزی.. 4
1-1-3 خوردگی شیاری.. 7
1-1-4 حفره‌دارشدن. 8
1-1-5 خوردگی بین دانه‌ای.. 10
1-1-6 جدایش انتخابی.. 11
1-1-7 خوردگی سایشی.. 12
1-1-8 خوردگی توأم باتنش.... 15
1-1-9 خوردگی هیدروژنی 17
1-2 هزینه‌های خوردگی.. 19
1-2-1 مروری بر هزینه‌های خوردگی در صنایع مختلف... 20
1-2-2 اکتشاف و استخراج نفت و گاز. 20
1-2-3 پالایشگاه نفت... 21
1-2-4 صنایع شیمیایی، پتروشیمی و دارویی.. 21
1-3 اصطلاحات رایج در خوردگی.. 23
فصل دوم: روشهاي حذف خوردگي.33
2-1 حفاظت کاتدی و اصول آن. 34
2-1-1 اصول كلي حفاظت كاتدي.. 35
2-1-2 انواع روشهاي سيستم حفاظت كاتدي (کاتوديک يا کاتديک( 38
2-1-3 سيستم حفاظت كاتدي به روش اعمال جريان. 40
2-1-4 نحوه حصول اطمينان از عملكرد يك سيستم حفاظت كاتدي.. 42
2-2 آبکاری.. 43
2-2-1 اصول آبکاری.. 44
2-2-2 آبکاری بدون استفاده از منبع جریان خارجی.. 46
2-2-3 آماده سازی قطعات برای آبکاری.. 47
2-2-4 موقعیت های استفاده از نانوتکنولوژی صنایع آبکاری.. 48
2-2-5 آبکاری با فلزات... 49
2-3 خوردگی صنایع نفت و گاز. 57
2-3-1 روش های کنترل خوردگی.. 57
2-4 روشهای جلو گیری از انواع خوردگی.. 61
2-4-1 روش جلوگيري از خوردگي يكنواخت... 62
2-4-2 روش جلوگيري از خوردگي گالوانيكي.. 62
2-4-3 روش جلوگيري از خوردگي شياري .63
2-4-4 روش جلوگيري از خوردگي حفره اي ..63
2-4-5 روشهاي جلوگيري از خوردگي بين‌دانه‌اي.. 64
2-4-6 روشهاي جلوگيري از جدايش انتخابي.. 65
2-4-7 روشهاي جلوگيري از تنش.... 65
فصل سوم: روشهاي نوين حذف خوردگي .66
3- روشهای نوین حذف خوردگی.. 67
3-1 استفاده از روكش با روش سل ژل. 67
3-2 روكش دادن با نيكل فلزي ازطریق آلیاژزنی مکانیکیMA... 70
منابع و مآخذ. 73
چكيده :
خوردگی، فرآیندی طبیعی است که فلزات را مورد حمله قرار می‌دهد. از آنجایی که فلزات، مصرف گسترده‌ای در جهان امروزی دارند، خوردگی تبدیل به پدیده‌ای شده که اطراف ما را احاطه کرده است. وسایل خانه، اتومبیل، تجهیزات صنعتی و لوله‌های نفت و گاز مورد حمله خوردگی قرار می‌گیرند و این پدیده ضررهای مالی فراوانی را موجب می‌گردد. یکی از مهمترین عوامل تخریب تجهیزات صنعتی، پدیدهٔ خوردگی است که به عنوان یکی از زیانبارترین آفت‌های صنایع مطرح می‌گردد. این زیان‌ها به حدی اهمیت دارد که تحقیق در حوزه‌های مربوط به فناوری‌های کنترل خوردگی، بخش عظیمی از پژوهش‌ها و تحقیقات کشورهای پیشرفته را به خود اختصاص داده است. در کشور ما نیز به دلیل جایگیری صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، در مناطق مستعد پدیدهٔ خوردگی, بررسی این پدیده و مدیریت آن، از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار می‌باشد.
فصل اول در مورد اصول خوردگي مي باشد. در اين فصل سعي شده است تا اصول و مبناي خوردگي و انواع آن توضيح داده شود. همچنين اصطلاحات رايج در خوردگي در پايان فصل بيان شده است. در اين فصل هزينه هاي خوردگي در صنايع نفت و گاز مورد بررسي قرار گرفته است.
در فصل دوم انواع پوشش ها با جرائم توصيف شده است. در اين فصل خواص اكولوژيكي فلزات پوشش، فلزات پايه، شرايط مختلف محيطي، خواص مكانيكي پوششها و ... به تفصيل آمده است. در اين فصل روشهاي مختلف همچنين در مورد اصول طراحي حفاظت كاتريك مي باشد. براي حفاظت از تاسيسات فلزي در مقابل عوارض خورنده راههاي گوناگوني پيشنهاد مي شود. يكي از اين راهها حفاظت كاتديك مي باشد.
فصل سوم در مورد روشهاي نوين حذف خوردگي توضيح داده شده است يكي از اين روشها تهيه فيلم نانو ساختار Tio2 در فولاد ضد زنگ 316L از طريق فرورفتگي سول ژل مي باشد كه توضيحات مبسوط داده شده است. روش ديگر روكشدار كردن زير لايه با نیکل فلزي آلياژ زني مكانيكي MA مي باشد.
خوردگی[1]
خوردگی اصطلاحی است که به فساد فلزات از طریق ترکیب فلز با اکسیژن وسایر مواد شیمیایی انجام می شود.
زنگ زدن[2]
زنگ زدن فقط در مورد اکسید شدن آهن وآلیاژهای آهنی در هوای خشک یا مرطوب به کار
می رود که محصول خوردگی از جنس هیدرات فریک یا اکسید فریک است .
اکسید شدن ساده فلزات سبک
این فلزات شامل فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هستند که وقتی اکسید شوند حجم قشر اکسید تشکیل شده متخلخل بوده و مانعی جهت نفوذاکسیژن به داخل قشر اکسید نیست و اکسید خاصیت چسبندگی به فلز ندارد. به طور خاص سدیم وپتاسیم در حرارت های عادی و متعارفی میل ترکیبی شدیدی با اکسیژن دارند ولی دردرجات حرارت خیلی کم اکسید شدن به تاخیر می افتد و اکسید تشکیل شده در این حال تخاصیت چسبندگی دارد.
1-1 انواع خوردگی
خوردگی را به روشهای مختلف طبقه‌بندی نموده‌اند ولی عمومی‌ترین آن‌ها طبقه‌بندی بر اساس ظاهر و شكل فلز خورده شده می‌باشد.به این روش با مشاهده فلز خورده شده با چشم غیر مسلح به راحتی می‌توان نوع خوردگی آن را مشخص نمود.در بین انواع خوردگی می‌توان نه نوع منحصربه فرد را پیدا نمود ولی تمام آن‌ها كم و بیش وجه متشابهی دارند که به شرح ذیل میباشند :
1- خوردگی یكنواخت[3]
2- خوردگی گالوانیك یا دو فلزی[4]
3- خوردگی شیاری[5]
4- حفره‌دارشدن[6]
5- خوردگی بین دانه‌ای[7]
6- جدایش انتخابی [8]
7- خوردگی سایشی [9]
8- خوردگی توأم با تنش [10]
9- خسارت هیدروژنی [11]
1-1-1خوردگی یكنواخت
خوردگی یكنواخت معمول‌ترین ومتداول‌ترین نوع خوردگی است معمولاً به وسیله یك واكنش شیمیایی یا الكتروشیمیایی به طور یكنواخت در سرتاسر سطحی كه در تماس با محلول خورنده قرار دارد، مشخص می‌شود فلزنازك و نازك‌تر شده و نهایتاً از بین می‌رود یاتجهیزات مورد نظر منهدم می‌شوند مانند خورده شدن یك قطعه فولادی یا روی در داخل یك محلول رقیق با سرعت یكسانی درتمام نقاط قطعه خورده می‌شود. این نوع خوردگی بالاترین آمار را دارد و عمر تجهیزات خورده شده را با قراردادن نمونه‌هایی در داخل محلول خورنده می‌توان تخمین زد.
1-1-2 خوردگی گالوانیكی یا دو فلزی
هنگامی كه دو فلز غیر هم جنس كه در تماس الكتریكی با یكدیگر هستند در معرض یك محلول هادی یا خورنده قراربگیرند. اختلاف پتانسیل بین آن دو باعث برقرای جریان الكترون بین آن‌ها می‌شود. فلزی كه مقاومت خوردگی كمتری دارد آندی شده و خورده می‌شود. فلز مقاومت‌تر از نظر خوردگی كاتدی می‌شود كه معمولاً خیلی كم و یا خورده نمی‌شود. به دلیل وجودجریان‌های الكتریكی بین فلزات غیر هم جنس این نوع خوردگی،خوردگی گالوانیكی یا دو فلزی اطلاق می‌شود.
برای مثال خوردگی در یك فلز(آلومینیوم )به شدت اتفاق می‌افتد و در فلز دیگر (فولاد) كاهش یافته یا متوقف می‌گردد. بنابراین اولین چیزی كه در این مورد سطوح می‌باشد این است كه از دو فلزی كه به روی هم اثر می‌كنند كدام فلز در حالت اول و كدام فلز در حالت دوم قرارمی‌گیرد. پاسخ این سؤال به وسیله جهت جریان الكتریكی ناشی از اثر گالوانیكی از یك فلز (آند) به فلز دیگر (كاتد) قرار گرفته در یك محلول خورنده داده خواهد شد. بااندازه‌گیری اختلاف پتانسیل دو فلز در محلول مورد نظر این جهت را در هرموردمی‌توان تعیین نمود. در مورد جفت گالوانیكی آلومینیوم و فولاد مشخص شده است كه آلومینیوم به صورت یك آند عمل می‌كند.
1-1-2-1 پتانسیل خوردگی
پتانسیل فلزدر محلول وقتی كه خورده می‌شود به انرژی كه آزاد می‌شود، بستگی دارد. این پتانسیل تنها در یك مقدار نسبی قابل اندازه‌گیری می‌باشد. برای مثال با قرار دادن یك فلز خیلی فعال مانند روی و یك فلز با فعالیت كمتر مانند مس در یك محلول كلرید سدیم می‌توان جهت جریانی كه توسط اثر گالوانیك آن‌ها تولید می‌گردد، اندازه‌گیری نمود. چنین آزمایشی را می‌توان باتمام فلزات ممكن در هر محلول خورنده تكرار نمود. با توجه به نتایج آزمایشات به دست آمده،امكان مرتب كردن فلزات در یك گروه كه سری گالوانیك نامیده می‌شود فراهم می‌شود. اگرآزمایشات در محلول‌های مختلف با غلظت‌های مختلف كلریدسدیم، میزان هوادهی متفاوت،سرعت حركت و یا دماهای مختلف انجام گیرد مقادیر گزارش شده می‌تواند با یكدیگراختلاف داشته باشند و دراین حالت محل بعضی فلزات نسبت به هر یك از فلزات دیگر به صورت یك سری گالوانیك جدید تغییرنماید.
1-1-2-2 سری گالوانیك
بطور كلی پتانسیل الكتریكی فلزات دارای هیچ مقداری بطورمطلق و مستقل از فاكتورهای مؤثر بر خواص خوردگی محلولی كه در آن اندازه‌گیری انجام می‌شود، نمی‌باشد. مقدار پتانسیل می‌تواند از یك محلول به محلول دیگر یاهنگامی كه یك محلول به وسیله فاكتورهائی از قبیل دما، هوادهی و سرعت حركت تأثیر می‌پذیرد،تغییر كند. بنابراین برای پیش‌بینی پتانسیل فلزات ودر نتیجه جهت اثر گالوانیكی آن‌هادر یك محیط، بجز با اندازه‌گیری پتانسیل و در نظر داشتن شرایط دقیق آن محیط هیچ راهی وجود ندارد، به عنوان مثال روی بطور طبیعی نسبت به آهن در دمای محیطی منفی‌تر یا آندیك‌تر می‌باشد.
1-1-2-3 مقدار اثرگالوانیك
تا اینجا ما فقط جهت اثر گالوانیك را با تعیین پتانسیل نسبی فلزات در یك جفت گالوانیكی مورد بررسی قرار داده‌ایم. درحالی كه درعمل ما بیشتر با شدت اثرات گالوانیكی كه رخ می‌دهد مواجه هستیم. این شدت با مقدارجریان یا اصطلاحاً شدت جریان (جریان واحد سطح) تعیین می‌شود.بر طبق قانون اهم،مقدارجریان تولید شده توسط جفت‌های گالوانیكی كه اختلاف پتانسیل آن‌ها زیاداست،در یك مقاومت معین مستقیماًبا ولتاژ متناسب می‌باشد. به عنوان مثال، اختلاف پتانسیل دو فلز روی و مس در آب دریا ٧٠٠ میلی ولت می‌باشد و این و جفت گالوانیكی می‌توانند جریان بیشتری (و در نتیجه خوردگی بیشتر) از سایر جفت‌های گالوانیكی كه اختلاف پتانسیل كمتردارند، مثل NAVAL BRASS و مس (با ٤٠ میلی ولت پتانسیل درآب دریا( تولید نمایند.پتانسیل‌هائی كه گفته می‌شود پتانسیل‌هائی هستند كه قبل از برقراری هرگونه جریان بین دو فلز اندازه‌گیری شده‌اند و بعضی وقت‌ها آن را پتانسیل جریان بازمی‌گویند.
و...