جستجو در سایت :   

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته شیمی 

گرایش : تجزیه

عنوان : مقایسه کارآیی پوشش‌های کروم و کروم‌ اکسید برای جلوگیری از خوردگی فولاد کورتن در آب دریا

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد لامرد
گروه شیمی

پایان نامه برای دریافت در جه کارشناسی ارشد “M.Sc. ” رشته شیمی
گرایش: تجزیه

عنوان:
مقایسه کارآیی پوشش‌های کروم و کروم‌ اکسید برای جلوگیری از خوردگی فولاد کورتن در آب دریا

استاد راهنما:

دکتر ابوذر طاهری

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

چکیده

در این کار پژوهشی، کارایی پوشش­های آبکاری شده کروم و کروم اکسید بر روی تیغه‌ای از جنس فولاد کربنی نوع کورتن B به­عنوان پوشش­های ضد خوردگی در محیط آب دریای خلیج فارس مطالعه و مقایسه گردید. برای نشاندن این دو لایه، از روش ترسیب الکتروشیمیایی بهره گیری گردید. مطالعات خوردگی و اندازه­گیری سرعت خوردگی به روش آزمون پلاریزاسیون خطی و رسم منحنی­های تافل انجام گردید. تجزیه و تحلیل نتایج نشان داد که پوشش کروم (ΙΙΙ) اکسید نسبت به کروم، محافظت بیشتری فراهم کرده و سرعت خوردگی را بیشتر کاهش می‌دهد.

کلید واژه ها: فولاد کورتن، کروم، کروم اکسید، خوردگی، پوشش

فهرست

فصل اول-خوردگی و مبانی آن.. 1

11 مقدمه. 1

1-2- تعریف خوردگی.. 2

1-3- هزینه‌های خوردگی.. 3

1-4- خسارات ناشی از خوردگی.. 4

1-4-1 ظاهر. 5

1-4-2- مخارج تعمیرات و نگهداری و بهره برداری.. 5

1-4-3- تعطیلی کارخانه. 5

1-4-4- آلوده شدن محصول.. 5

1-4-5- نشت یا از بین رفتن محصولات با ارزش…. 6

1-4-6- اثرات بر امنیت و قابلیت اعتماد. 6

1-5- انواع خوردگی.. 6

1-5-1-خوردگی یکنواخت… 7

1-5-2-خوردگی گالوانیکی.. 7

1-5-3-خوردگی شکافی.. 7

1-5-4-جدایش انتخابی.. 8

1-5-5-خوردگی بین دانه ای.. 8

1-5-6-خوردگی حفره ای.. 8

1-5-7-خوردگی فرسایشی.. 8

1-5-8-خوردگی تنشی.. 9

1-6- عوامل مؤثر بر خوردگی.. 9

1-6-1جنس فلز. 9

       1-6-1-1-آلیاژهای اصلی..10

1-6-1-2 فولاد. 11

1-6-1-2-1 فولاد‌های زنگ نزن.. 11

1-6-1-2-2 فولاد‌های کربنی و فولاد‌های با عیار پایین.. 13

1-6-1-3- خوردگی فولاد‌های کربنی در آب دریا 14

1-6-1-4- فولاد مورد بهره گیری در این مطالعه. 15

1-6- 2- محیط خورنده 16

1-6-2-1-آب دریا 17

1-6-2-1-1-خوردگی در آب دریا با سرعت‌های مختلف و پارامترهای موثر بر آن.. 19

1-6-2-1-2- ترکیبات آب دریا 19

1-6-3- انواع آلاینده‌ها 20

فصل دوم-روش‌های پیشگیری از خوردگی و مروری بر کارهای گذشته. 21

2-1- پیشگیری از خوردگی.. 21

 :دانلود فایل متن کامل پایان نامه در سایت sabzfile.com

2-1-1- اعمال پوشش…. 22

2-2-آبکاری.. 23

2-2-1- نگاه کلی.. 23

2-2-2- اصول آبکاری.. 23

2-2-3-آبکاری الکتریکی.. 23

2-2-4- موقعیت‌های بهره گیری از نانوتکنولوژی صنایع آبکاری.. 24

2-2-5-آبکاری با کروم. 25

2-3- مقاومت اکسیداسیون.. 27

2-4 – مروری بر کارهای گذشته. 28

فصل سوم- بخش تجربی.. 33

3-1 مقدمه. 33

3-2- لوازم و دستگاه‌های مورد نیاز 33

3-3- مواد شیمیایی.. 34

3-4 تهیه محلولهای مورد نیاز 35

3-4-1- محلول سود 1/0 مولار 35

3-4-2 بافر فسفاتی.. 35

3-4-3  تهیه محلولهای کروم. 35

3-4-4 نمک NaCl  5/3%. 35

3-5-آماده سازی نمونه ی فولاد کورتن.. 36

3-6-چگونگی نشاندن کروم بر روی تیغه فولاد کورتنی.. 36

3-7-چگونگی تبدیل پوشش کروم به کروم اکسید بر روی تیغه فولاد کورتنی.. 38

3-8-چگونگی انجام مطالعات خوردگی به کمک آزمونهای الکتروشیمیایی.. 39

3-8-1- طریقه عملی پژوهش…. 39

3-8-2- بهینه کردن غلظت Cr3+ در محلول آبکاری 41

       3-8-3- مطالعه خوردگی فولاد کورتنی در محیط NaCl 5/3%………42

3-8-3-1-  ارزیابی خوردگی فولاد BCS. 42

3-8-3-2- ارزیابی خوردگی فولاد کربنی دارای پوشش CS/Cr و CS/Cr2O3…. 44

       3-8-4- مطالعه خوردگی فولاد کورتنی در آب دریا………46‌

3-8-4-1-  ارزیابی خوردگی فولاد BCS. 47

3-8-4-2- ارزیابی خوردگی فولاد کربنی دارای پوشش CS/Cr و CS/Cr2O3. 48

نتیجه‌‌گیری.. 50

منابع.. 51

1-1-       مقدمه

خوردگی[1] از مهم‌ترین مشکلاتی می باشد که در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی مقابله با آن هزینه زیادی را به خود اختصاص می‌دهد. خوردگی می‌تواند بر روی عمر تجهیزات، بهره‌برداری از آن‌ها، بازگشت سرمایه، کیفیت محصولات تولیدی و . . . مؤثر باشد.

خوردگی به شکل‌های گوناگون در زندگی روزمره به چشم می‌خورد. نقاط و حفره‌های قرمز مایل به نارنجی در تجهیزات نشتی مخازن آب، آب تیره خروجی از داخل شیرها، همچنین میخ­ها، چنگک‌‌ها، لوله‌‌ها، کانال‌ها، ظروف آشپزخانه و قوطی­های حلبی خورده شده نمونه‌های متداولی از خوردگی هستند. خوردگی با دید غیر تخصصی اغلب بر کهنگی تجهیزات دلالت داشته و قابل چشم پوشی می باشد. در‌صورتی‌که خوردگی بیانگر کاهشی قابل توجه در ارزش یک جسم جامد می باشد که در معرض یک برخورد شیمیایی مستقیم قرار گرفته می باشد.

خوردگی محدود به فلز نبوده بلکه شامل مواد غیر فلزی مانند پلیمرها، مواد نسوز، مواد مرکب و مواد دیگر نیز می گردد. از نظر ترمودینامیکی خوردگی یک فرآیند خود‌ به ‌خودی می باشد که در جهت کاهش انرژی آزاد[2]حرکت می­کند.

          مهندسی خوردگی کاربرد دانش و فن یا هنر جلوگیری یا کنترل خسارت ناشی از خوردگی به روش اقتصادی و مطمئن می‌باشد. برای اینکه مهندس خوردگی به خوبی از عهده وظایف خود برآید بایستی با اصول و عملیات مبارزه با آن، خواص شیمیایی، متالورژیکی، فیزیکی و مکانیکی مواد، آزمایش‌های خوردگی، ماهیت محیط‌های خورنده، قیمت مواد اولیه و . . . آشنا باشد. همچنین در حل مسئله خوردگی بایستی روشی را انتخاب نماید که بیشترین بهره را در بر داشته باشد.

  • تعریف خوردگی

خوردگی را تخریب یا فاسد شدن یک ماده در اثر واکنش با محیطی که در‌آن قرار دارد تعریف می‌‌‌کنند. بعضی‌ها اصرار دارند که این تعریف بایستی محدود به فلزات باشد، اما غالباً مهندس خوردگی بایستی برای حل یک مسئله هم فلزات و هم غیر فلزات را در نظر بگیرد. مثلاً، تخریب رنگ و لاستیک بوسیله نور خورشید یا مواد شیمیایی، خورده شدن جداره کوره فولاد‌سازی، و خورده‌ شدن یک فلز جامد بوسیله مذاب یک فلز دیگر تماماً خوردگی نامیده می شوند. خوردگی می‌تواند سریع یا کند صورت گیرد ]1[.

خوردگی فلزات را همانطور که در شکل 1-1 نشان داده‌ شده ‌می باشد می‌توان برعکس متالورژی استخراجی[3] در نظرگرفت. در متالورژی استخراجی، هدف اکثراً بدست آوردن فلز از سنگ معدن و تصفیه یا آلیاژ‌سازی آن برای مصارف مختلف می‌باشد. اکثر سنگ معدن‌های آهن حاوی اکسیدهای آهن هستند و زنگ‌زدن فولاد بوسیله آب و اکسیژن منجر به تشکیل اکسید آهن هیدراته[4] می گردد. اگر چه اکثر فلزات موقعی که خورده می شوند تشکیل اکسیدهایشان را می‌دهند اما لغت زنگ زدن فقط در مورد آهن و فولاد بکار برده می گردد.

سنگ آهک
کارخانه ذوب  آهن  احیا ، تصفیه، ریخته گری ، نورد، ساخت

تصفیه

ریخته گری

نورد

ساخت

     ورق
لوله    لوله
بدنه اتومبیل (اتمسفر)
خطوط لوله زیرزمینی
زنگ (اکسید آهن هیدراته)
معدن

شکل 1-1  متالورژی استخراجی و برعکس آن

به گونه کلی خوردگی را می‌توان به سه صورت ذیل تعریف نمود:

  • تخریب و انهدام توسط عوامل غیر مکانیکی.[5]
  • تخریب و انهدام توسط واکنشهای شیمیایی و الکترو شیمیایی فلز و محیط.
  • عکس استخراج.

1-3-     هزینه‌های خوردگی

تخمین­ هزینه­های سالانه خوردگی در ایالات متحده بین 8 میلیارد دلار تا 126 میلیارد دلار می‌با‌‌گردید] 1[. مهندسان عقیده دارند که 30 میلیارد دلار واقعی‌ترین رقم باشد. به هر ترتیب، خوردگی از لحاظ اقتصادی بسیار زیان آور می باشد و برای کاهش‌دادن آن کارهای زیادی می‌توان انجام داد. اگر این نکته را در نظر بگیریم که هرجا فلز و مواد دیگر مورد بهره گیری قرار می‌گیرند خوردگی با درجه و شدت‌های متفاوتی واقع می گردد، این رقم‌های بزرگ دلاری چندان غیر منتظره نخواهند بود. علاوه بر زیان­های مستقیم خوردگی، هزینه‌های غیر مستقیم خوردگی حاصل از توقف فرآیند[6] تولید صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، پایین آمدن بازده تجهیزات و خارج شدن از شرایط بهره برداری مطابق طراحی، نیز هزینه‌‌هایی می باشد که بایستی در نظر گرفته گردد. عدم تولید در هنگام توقف در یک واحد نفت، گاز و پتروشیمی جهت تعمیرات می‌تواند تا میلیونها دلار در روز زیان وارد سازد. نشتی‌ها در خطوط لوله و مخازن منجر به عدم تولید بهینه می گردد. این نشتی‌ها می‌تواند باعث بروز آلودگی آب‌های زیرزمینی شده و معضلات زیست محیطی را نیز ایجاد نماید که هزینه‌های مورد نیاز برای حل چنین مشکلاتی سرسام آوراست. در حقیقت اگر خوردگی وجود نداشت اقتصاد جامعه ما به شدت تغییر می‌نمود. مثلاً اتومبیل‌ها، کشتی‌ها، خطوط لوله‌های زیرزمینی و وسایل خانگی احتیاج به پوشش نداشتند، صنایع فولاد زنگ نزن[7] از بین می‌رفتند و مس فقط برای مقاصد الکتریکی بکار می‌رفت. اکثر کارخانجات و محصولاتی که از فلز پوشش‌دار ساخته می شوند از فولاد یا چدن ساخته می‌شدند] 1[.

اگرچه خوردگی اجتناب ناپذیر می باشد، اما هزینه آن را به مقدار زیادی می‌توان کاهش داد. مثلاً یک آند ارزان قیمت منیزیم می‌تواند عمر تانک آب گرم خانگی را دو برابر کند. شستشوی اتومبیل برای زدودن نمک‌هایی که برای یخ بندان روی جاده می‌پاشند مفید می باشد. انتخاب صحیح مواد و طراحی خوب، هزینه‌های خوردگی را کاهش می‌دهد. یک برنامه صحیح تعمیرات و نگهداری وارد صحنه می گردد و می‌تواند موثر باشد و ماموریت اصلی آن مبارزه با خوردگی می باشد.

جدا از مخارج مستقیم دلاری، خوردگی یک مشکل جدی می باشد زیرا بطور روشنی باعث تمام شدن منابع طبیعی ما می گردد. مثلاً فولاد از سنگ آهن بدست می‌آید و اندازه تولید داخلی سنگ آهن پر‌عیار که مستقیماً قابل بهره گیری باشند، به شدت کاهش یافته می باشد. توسعه صنعتی سریع بسیاری از کشورها نشان می‌دهد که رقابت برای  قیمت منابع فلزی افزایش خواهد پیدا نمود.

1-4-      خسارات ناشی از خوردگی

در این قسمت بعضی اثرات زیان بار خوردگی تشریح خواهد گردید  ]2[‌

1-4-1-  ظاهر

سطوح زنگ‌زده خوشایند نیستند. تجهیزات زنگ‌زده یا به شدت خورده شده در یک کارخانه تاثیر بدی روی بیننده خواهد گذاشت. به همین دلیل بدنه ماشین‌ها را رنگ کرده و یا در سازه‌های خارجی ساختمان‌ها از فولاد زنگ نزن، آلومینیوم، یا مس بهره گیری می گردد.

1-4-2-  مخارج تعمیرات و نگهداری و بهره برداری

بازسازی سطوح خورده‌شده و تعمیر آن‌ها بسیار پر هزینه می باشد. به کاربردن مواد مقاوم در برابر خوردگی نیز مخارج زیادی را در بر دارد. پس برای محافظت از این سطوح هزینه هنگفتی صرف می گردد

1-4-3-  تعطیلی کارخانه

غالباً بخاطر انهدام غیر منتظره ناشی از خوردگی، واحدی را متوقف ‌می‌سازند یا قسمتی از یک سیستم را می‌خوابانند. و این خود منجر به توقف تولید و یا کند شدن طریقه آن شده و در بعضی موردها افرادی را بیکار می کند.

1-4-4-  آلوده شدن محصول

در اکثر موردها قیمت یک محصول در بازار به خلوص و کیفیت آن بستگی دارد. عاری بودن از آلودگی‌های جزئی فاکتور حیاتی در تولید و حمل و نقل پلاستیک‌‌های شفاف، رنگ‌ها، مواد غذایی، داروها و نیمه هادی‌ها[8]ست. در بعضی موردها مقدار کمی خوردگی که باعث وارد شدن یون‌های فلزی به داخل محلول می گردد ممکن می باشد باعث تجزیه کاتالیزوری[9] یک محصول گردد. مانند این موردها تولید و انتقال پراکسید هیدروژن[10] غلیظ و یا هیدرازین[11] می‌باشد. درمواردی که با آلودگی و تجزیه محصول مواجه هستیم عمر قطعه فاکتور مهمی نخواهد بود با وجود اینکه فولاد معمولی ممکن می باشد سال‌ها دوام بیاورد، اما فلز گرانتری بکار برده می گردد تا از آلودگی محصول به محصولات خوردگی ناشی از فولاد معمولی اجتناب گردد.

1-4-5-  نشت یا از بین رفتن محصولات با ارزش

نشت جزئی سولفوریک‌اسید به فاضلاب نگرانی حادی ایجاد نمی‌کند، زیرا سولفوریک‌اسید ماده ارزان قیمتی می باشد. اما، نشت یا از بین رفتن ماده‌ای که گالنی چند صد دلار ارزش دارد بایستی به سرعت متوقف گردد. نشت جزئی ترکیبات یا محلول‌های اورانیم خطرناک می باشد و می‌تواند خیلی گران تمام گردد. در چنین مورد هایی بهره گیری از طراحی مناسب‌تر و مواد بهتر برای ساخت تجهیزات بخوبی قابل توجیه هستند.

1-4-6-  اثرات بر امنیت و قابلیت اعتماد

کارکردن با مواد خطرناک مثل گازهای سمی، کلریدریک‌اسید،‌ سولفوریک‌اسید و نیتریک‌اسید غلیظ، مواد منفجره و قابل اشتعال، مواد رادیواکتیو، و مواد شیمیایی در دماها و فشارهای بالا مستلزم بهره گیری از نوعی مواد ساختمانی می باشد که خطر انهدام خوردگی را به حداقل برساند. صرفه‌جویی در مواد ساختمانی در مورد هایی که امنیت به خطر می‌افتد، مطلوب نیست. ملاحظات بهداشتی نیز می‌توانند مهم باشد مثل آلودگی آب آشامیدنی، محصولات خوردگی می‌توانند باعث شوند که ضد عفونی کردن تجهیزات مشکل‌تر گردد.

  • انواع خوردگی

دسته‌بندی­های مختلفی می‌توان برای انواع خوردگی داشت، یک نوع دسته‌بندی برای اساس ظاهر خوردگی می‌باشد که برای تشخیص شکل ظاهری خوردگی، گاهی اوقات چشم غیرمسلح کافی می‌باشد و گاهی اوقات نیاز به بزرگنمایی‌های بالاتری می‌باشد، بر اساس شکل ظاهری، خوردگی‌ را می‌توان به هشت نوع تقسیم‌بندی نمود  ]2S/Cr2O3……….[.

1-5-1- خوردگی یکنواخت[12]

در این نوع خوردگی لایه‌های سطحی فلز مورد حمله قرار گرفته و اثرات خوردگی در تمام سطح نظاره شده و کاهش ضخامت در این نقاط تقریبا یکسان می‌باشد. به گونه مثال زنگ زدگی معمولی آهن و کدر شدن نقره و تیرگی نیکل از این نوع خوردگی می‌باشند.

این نوع خوردگی معمول­ترین نوع خوردگی می باشد. عمر تجهیزاتی که متحمل این نوع خوردگی می شوند، را می‌توان با آزمایش‌های ساده­ای همچون کوپن گذاری و اندازه­گیری اندازه کاهش وزن تخمین زد ]2S/Cr2O3…..[.

1-5-2- خوردگی گالوانیکی[13]

این نوع خوردگی وقتی رخ می‌دهد که دو فلز یا آلیاژ متفاوت (یا دو ماده متفاوت دیگر همانند آلیاژ کربن و فلز) درحضور یک محیط خورنده با یکدیگر تماس پیدا کنند. درمنطقه تماس، فرآیند الکتروشیمیایی به وقوع می‌پیوندد که در آن ماده‌ای به عنوان کاتد اقدام کرده و ماده‌ی دیگر آند می گردد. در این فرآیند کاتد در برابر اکسید شدن محافظت شده و آند اکسید می گردد ]2S/Cr2O3….[.

1-5-3- خوردگی شکافی[14]

این خوردگی وقتی رخ می‌دهد که یک عامل خورنده در فاصله باریک بین دو غیر از گیر کند. با پیشرفت واکنش، غلظت عامل خورنده افزایش می‌یابد پس واکنش با نرخ فزاینده‌ای پیشروی می کند ]2S/Cr2O3……….[.

تعداد صفحه :63

قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد :مطالعه آزمایشگاهی پدیده ی سایش مایع حاوی شن در خطوط لوله
دسته‌ها: شیمی