بررسی دو نوع خوردگی، خوردگی بین دانه ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن آستنیتی
این تحفیق در دو بخش ، بخش اول به بررسی خوردگی بین دانه ای1 و دیگری به خوردگی توام با تنش2 در فولادهای زنگ نزن پرداخته شده است .اینکه پدیده حساس شدن چیست و چه عواملی سبب حساس شدن فولاد می شوند مورد بررسی قرار گرفته است . همچنین به برخی از راههای عمومی پیشگیری از مستعد شدن فولادها برای خوردگی بین دانه ای اشاره شده است. در مورد خوردگی تنشی هم فاکتورهای اثر گذار در این پدیده آورده شده است . در پایان هربخش تحقیقات انجام گرفته در آن زمینه مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج آنها جمع بندی[1] شده است.
چکیده | الف |
فهرست | ب و ج |
1-مقدمه | 1 |
1-1- تعریف خوردگی | 2 |
1-2- خوردگی الکترو شیمیایی | 3 |
1-3- خوردگی یکنواخت و موضعی | 4 |
1-4- اثر جوشکاری بر خوردگی | 6 |
1-5- پدیده های متالورژیکی ناشی از جوشکاری | 7 |
1-5-1- تغییرات فازی و جدایش | 8 |
1-6- خوردگی بین دانه ای | 10 |
1-7- خوردگی بین دانه ای فولادهای زنگ نزن اوستنیتی در اثر جوشکاری | 12 |
1-8- عوامل موثر بر خوردگی بین دانه ای | 17 |
1-8-1- ترکیب شیمیایی و ریز ساختار | 18 |
1-8-2- تاریخچه حرارتی | 26 |
1-8-3- تنش وتغییر شکل پلاستیک | 29 |
1-8-4- اثر محیط | 30 |
2- روشها و پارامترهای جوشکاری به منظور اجتناب از خوردگی بین دانه ای | 37 |
2-1- دامنه کاربرد روشهای جوشکاری پیشنهادی | 37 |
2-2- اثر فرآیند جوشکاری وشرایط جوشکاری در وقوع حساسیت | 38 |
2-3- رابطه بین انرژی جوش حساس کننده وحساسیت به خوردگی بین دانه ای | 42 |
3-جنبه های متالورژیکی Knife Line Attack در فولادهای زنگ نزن تثبیت شده | 45 |
3-1- خوردگی KLA در فولادهای زنگ نزن تثبیت شده | 45 |
3-2- خصوصیات KLA | 46 |
3-3- آنالیز دلایل KLA | 49 |
3-4- KLA در اتصالات جوشکاری شده در فولادهای زنگ نزن | 59 |
4- خوردگی توام با تنش | 62 |
4-1- شکل ترکها | 64 |
4-2- طبقه بندی مکانیزمها | 65 |
4-2-1- مکانیزمهای متالورژیکی | 66 |
4-2-2- مکانیزمهای حل شدن | 66 |
4-2-3- مکانیزمهای هیدروژن | 67 |
4-2-4- مکانیزمهای مکانیکی | 68 |
4-3- روشهای جلوگیری | 68 |
5- نتیجه گیری | 71 |
6- مراجع | 73 |
چدنهای آلیاژی پرسیلیسم مقاوم به خوردگی
چدنهای آلیاژی به خانوادهای از چدنهای خاکستری، با گرافیک کروی و سفید گفته میشود که محتوی مقادیر بالائی از عناصر آلیاژی (3 تا 40%) هستند.
اگر چه این خانواده از چدنها دارای خواس فیزیکی و مکانیکی بسیار مهمی هستند. معهذا ریختهگری آنها به همان سهولت چدنهای غیر آلیاژری انجام میگیرد. تولید این نوع چدنها در صنایع چدنریزی تخصص جداگانهای راا به خود اختصاص داده و اکثر واحدهای ریختهگری این نوع چدنها تنها فعالیت خود را محدود به چند نوآوری از انواع آنها مینمایند.
تقسیمبندی این نوع چدنها بررسی مبنای خواص آنها نظیر استحکام در درجات حرارتی بالا، مقاومت در مقابل اکسیداسیون (اکسایش)، مقاومت در مقابل سرماخوردگی، مقاومت در شرایط سایند شدید، انبساط حرارتی بسیار کم نوآوری یا خاصیت غیر مغناطیسی بودن آنها قرار دارد. تولید استاتور (شکل 1-1) یکی از موارد مصرف این خانواده از چدنها را نشان میدهد.
پرههای این توربین از چدن آلیاژی بدون انجام عملیات حرارتی ساخته شده است.
مطالب فوق توضیحات مختصری درباره انواعچدنهای آلیاژی و موارد کاربرد آنها بود، در این تحقیق و آزمایش هدف اصلی ما تولید و آزمایش چدنهای مقاوم به خوردگی از نوع پرسیلیسم میباشد.
همانطور که میدانید گسترش روزافزون صنایع شیمیایی – پتروشیمی ها و آزمایشگاههای مدرن شیمی و سنایع مربوطه که با محیطها یا مواد خورنده سر و کار دارند، نیاز به این نوع چدنها، بعنی چدنهای مقاوم به خوردگی در محیطهای اسیدی بازی و ... بیشتر احساس میشود که لازم است به آنها اهمیت و توجه بیشتری شود.
به همین دلیل ابتدا ما در این قسمتت قصد بر این داریم که خوردگی چدنهای غیر آلیاژی در محیطهای مختلف و علت اینکه به چدنهای آلیاژی مقاوم به خوردگی احتیاج میشود را مورد بررسی قرار داده و سپس به انواع چدنهای آلیاژی مقاوم به خوردگی اشاهر مختصری کرده و بعداً در ادامه در مورد کلیات تولید آلیاژ مورد نظرمان در تحقیق و آزمایش (چدنهای پرسیلیسم)، مواد اولیه مورد نیاز برای تولید آن، تجهیزات ذوب و قالبگیری، نحوه آزمایش، مراحل عملیات و نتایج آن توضیحات مفصلتری داده خواهد شد.
مقاومت خوردگی خاصیت ویژهای برای یک ماده محسوب نمیشود. ارزیابی این مشخصه به وضعیت قرار گرفتن ماده در معرض خوردگی و به کیفیت لازم برای کاربرد بستگی دارد.
مقاومت خوردگی چدنها اصولاً به ترکیب شیمیایی و نحوه پخش عناصر داخل ساختار میکروسکوپی آن بستگی دارد. طبق تعریف همه چدنها غیر متقارن بوده و بدین ترتیب لااقل دو مورد از اجزا مختلف در ساختارشان دارند. تیپهای مختلف چدنها به وسیله شکل و نحوه پخش گرافیک در ساختار و تیپ زمینه میکروسکوپی از هم متمایز میشوند.
خوردگی چدنها با خوردگی فولادها تفاوت دارد زیرا چدنها شامل مقادیر محسوس کربن و سیلیم میباشند. مقدار زیادی از کربن به صورت گرافیت درمیآید که به طور کلی نامحلول بوده و در بیشتر محیطهای خورنده خنثی است. گرافیک موجود در چدن، در برابر حمله خوردگی بیشتر محیطهای خورنده بیاثر است، حمله خوردگی به طور اصلی روی زمینه ساختار فلز میباشد. اگر گرافیک روی سطح در جای خود بماند باعث تشکیل پوسته محافظ به زنگ سیاه یا خاکستری به نظر میرسد. این پوسته محافظ گرافیکی میتواند عاملی برای سرعت دادن یا کاهش سرعت خوردگی در فلز باشد.
در یک محیط خورند با PH کم، گرافیک در برابر آهن به شدت کانذیک است و شاید به طور الکترولیتی موجب تسریع حمله خوردگی روی فلز شود. اما اگر محصولات خوردگی در روی فلز نگاه داشته شوند، میتوانند مانند یک سد مکانیکی موجب افزایش مقاومت الکتریکی شده و حمله ثانوی خوردگی را جلوگیری کنند.
اندازه گیری بی درنگ میزان خوردگی
بیشتر روش های رایج بررسی خوردگی که توسط مهندسان مجرب خوردگی مورد استفاده قرار می گیرند در برگیرنده تجزیه و تحلیل نمونه های Coupon موجود در خط لوله هستند.
این نمونه ها قبل از قرار گرفتن در معرض مواد موجود در فرایند، به طور دقیق وزن می شوند و وضعیت فیزیکی آنها به منظور آشکار شدن هر گونه نقص احتمالی مورد تجزیه و تحلیل قرار
می گیرد. نتایج این بررسی به عنوان مبنایی برای تعیین میزان فرسایش کلی و ناحیه ای فلز در برابر مواد موجود،مورد استفاده قرار می گیرند. Coupon های اضافی که در سایر موقعیت
ها قرار دارند منجر به جمع آوری حجم بیشتری از اطلاعات برای ارزیابی و دستیابی به تصویر دقیقتری از خوردگی می شوند.
ابزارهای موجود برای ارزیابی خوردگی، اطلاعات دقیقی برای تعیین نرخ فرسایش در اختیار کارشناسان قرار می دهند. ولی این داده ها تنها برای متخصصین سودمند است و نه برای
متصدی یا مهندس سامانه های کنترل. هم اکنون فناوری ترانسمیترهای خوردگی در حال تغییر دادن این روند است.
این ترانسمیترها شامل الگوریتم های بسیار جدید و انحصاری و نیز روش های تجزیه و تحلیل داده هستند که به طور دقیق نرخ خوردگی و خوردگی محلی (Pitting) را اندازه گیری می
کنند. آنالیز اعوجاج هارمونیک1 (HDA) برای بهبود عملکرد روش مقاومت قطبیِ خطی2 (LPR) که در صنعت از مقبولیت بالایی برخوردار است به منظور اندازه گیری میزان خوردگی به کار می رود. برای ارتقای بیشتر عملکرد، یک مقدار Stem Geary با کاربرد خاص (B-Value) را می توان در ترانسمیتر ذخیره کرده و آن را متناسب با نوع لوله و مواد موجود در فرایند به طور
دقیق تنظیم کرد.
در طی یک چرخه اندازه گیری،ترانسمیترهای فرسایش، نویز الکتروشیمیایی را (ECN) از روشی جالب اندازه گیری می کنند. نتایج این اندازه گیری به همراه داده های مربوط به نرخ
خوردگی، می تواند بیان کننده میزان خوردگی محلی باشد. در پایان هر چرخه اندازه گیری، نرخ خوردگی (یا مقدار Pitting ) محاسبه شده و به صورت یک سیگنال 4-20 mA در اختیار
پرسنل کارخانه قرار داده می شود.
روش LPR مدتهاست که به عنوان یک استاندارد صنعتی در مانیتورینگ خوردگی عمومی بکار گرفته می شود. این روش بر اساس روابط Stem-Greary استوار است. این ارتباط B-Value ،
تحریک بالقوه را با جریان خوردگی اندازه گیری شده مرتبط ساخته و بدین طریق مقاومت قطبیِ را اندازه گیری می کند. سپس این اندازه گیری برای تعیین نرخ خوردگی عمومی به کار می
رود. از آنجا که استفاده از B-Value صحیح در این روش، امری بسیار مهم است این روش به تنهایی یک روش اندازه گیری غیرقابل اطمینان برای تعیین نرخ خوردگی به شمار می رود.
تجزیه و تحلیل HDA از تکامل روش LPR به دست می آید. با اعمال یک موج سینوسی فرکانس پایین به جریان اندازه گیری، مقاومت محلول خورنده از طریق تجزیه و تحلیل هارمونیکی
سیگنال های حاصله محاسبه می شود. با داشتن مقاومت قطبی و نیز مقاومت محلول، نرخ خوردگی عمومی را به طور دقیق تری می توان تعیین کرد.
در نهایت، روش ECN امکان محاسبه نرخ خوردگی محلی را فراهم می کنند. ECN ، اندازه گیری نوسانات خود به خودی تولید شده در محل اتصال محلول و فلز در حال خوردگی است. این
اندازه گیری تنها با استفاده از یک پُروبِ سه الکترودی امکان پذیر بوده و به منظور تعیین خوردگی محلی به کار می رود.
مانیتورینگ بی درنگ خوردگی