بررسي تأثير دما بر رفتار خوردگي فولادكربني در تماس با عايقگرمايي
پشم سنگ

اردشير يارك زاده*1 ، احمد ساعتچي2 ، رضا ابراهيمي كهريزسنگي3 ، محسن دوازده امامي4 و محمد حسين بينا5 1- دانشجوي كارشناسي ارشد، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد نجف آباد ، دانشكده مهندسي مواد، اصفهان، ايران
استاد، دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مواد، اصفهان، ايران
دانشيار، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد نجف آباد ، دانشكده مهندسي مواد، اصفهان، ايران
استاديار، دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك، اصفهان، ايران
دانشجوي دكتري، سازمان پژوهش هاي علمي و صنعتي ايران، دانشكده مواد پيشرفته و انرژي هاي نو، تهران، ايران
*a.yarakzadeh@yahoo.com
(تاريخ دريافت: 31/02/1390، تاريخ پذيرش:16/04/1390)

چكيده
در اين پژوهش، خوردگي فولاد API 5L 42X در تماس با عايقگرمايي پشمسنگ در چهار دماي20، 40، 60 و 80 درجهي سانتيگراد بررسي شده است. بدين منظور از آزمونهاي پلاريزاسيون تافل، پلاريزاسيون سيكلي و كاهش وزن استفاده گرديد. آزمونهاي الكتروشيميايي و كاهش وزن بترتيب در مايع حاصل از شستشوي عايق و در تماس با عايق مرطوب به انجام رسيدند. علاوه بر اين محصولات خوردگي حاصل از آزمونهاي كاهش وزن در دو دماي20 و 80 درجهي سانتيگراد بمنظور تأييد نتايج بوسيلهي پراش پرتو ايكس مورد ارزيابي قرار گرفتند. نتايج آزمونهاي پلاريزاسيون تافل و كاهش وزن در دماي20 درجهي سانتيگراد نشان داد، عايق پشمسنگ داراي پتانسيل پاييني در ايجاد خوردگي است كه اين موضوع پيامدي از خصلت قليايي محلول حاصل از شستن اين عايق و غلظت پايين يون كلر موجود در آن ميباشد.
افزايش دما از 20 تا 80 درجهي سانتيگراد در آزمونهاي كاهش وزن بدليل شكلگيري يك سيستم بستهي خوردگي موجب افزايش مداوم سرعت خوردگي نمونههاي فولادي گرديد، در حاليكه در آزمونهاي پلاريزاسيون تافل در محدودهي دمايي60 تا 80 درجهي سانتيگراد بدليل شكلگيري يك سيستم باز چنين رفتاري مشاهده نشد. آزمونهاي پلاريزاسيون سيكلي و مشاهدات ميكروسكوپي سطح نمونهها پس از آزمون -هاي كاهش وزن نشان دادند، افزايش دما تمايل به خوردگي موضعي را افزايش داده است.

واژه هاي كليدي:
خوردگي زير عايق، پشم سنگ، دما، خوردگي يكنواخت، خوردگي موضعي.

1- مقدمه هايگرمايي بر روي سطح تجهيزات مورد استفاده در صنايع را امروزه لزوم صرفهجويي در مصرف انرژي، استفاده از عايق – اجتنابناپذير نموده است. در عمل عايقهايگرمايي مي توانند
شرايطي را فراهم آورند كه خوردگي بصورت مخفيانه در سطح فلز صورت بپذيرد [1].
مطابق با تعريف، خوردگي زير عايق1 به خوردگي تجهيزات فلزي در زير عايقهايگرمايي در نتيجهي حضور آب، اكسيژن يا ساير الكتروليتهاي خورنده گفته ميشود [2]. اين خوردگي چالشي جدي براي صنايع نفت و گاز بشمار ميآيد [3-4].
تحقيقات شركت نفتي اگزون موبيل2 در سال 2003 نشان داد كه بيش از40 درصد از هزينهي عمليات تعميرات و نگهداري خطوط لوله مربوط به خوردگي زير عايق بوده است [5].
خوردگي زير عايق داراي مكانيزم الكتروشيميايي است و در حقيقت تا زماني كه رطوبت در فصل مشترك فلز- عايق تجمع نيابد، خوردگي نيز رخ نخواهد داد [6]. نفوذ رطوبت از منابع خارجي مانند آب باران و چگالش بخارآب بر روي سطح تجهيز عايقبندي شده دو منبع اصلي تأمين رطوبت در فرآيند خوردگي زير عايق ميباشند [7]. نقش عايقهايِگرمايي در بروز خوردگي زير عايق را ميتوان در سه عامل الف) ايجاد فضاي حلقوي يا شيار برا ي نگهداشتن آب يا ساير الكتروليت- هاي خورنده در تماس با بدنهي تجهيز، ب) عايقهايگرمايي خود موادي جاذب رطوبت هستند، و ج) وارد شدن يونهاي مهاجم موجود در عايقهايگرمايي در فرآيند خوردگي زير عايق دانست [7]. خوردگي در زير انواع عايقهايگرمايي امكان پذير است. نوع عايق تنها در سرعت و كيفيت آن نقش دارد [8]. عايق پشمسنگ3 جزء خانوادهي عايقهايگرمايي متشكل از الياف معدني بوده كه مادهي اوليهي اصلي براي توليد آن سنگ بازالت از گروه سنگهاي آتشفشاني آذرين ميباشد [9]. اين عايق اشتعالناپذير بوده و محدودهي دمايي بهينهي سرويسدهي آن 20 تا650 درجهي سانتيگراد است [10]. قابليت جذب آب توسط پشمسنگ وابسته به طول و جهتگيري الياف و نوع چسب مورد استفاده در ساخت، متفاوت است. اين عايق همچنين اجـازهي عبور بخـارآب را از خود ميدهد، لذا محدوديتهايي براي استفاده از آن برروي سطح تجهيزات سردكار وجود دارد [7].
هدف از انجام تحقيق حاضر ارزيابي تأثير دما بر خوردگي فولادAPI 5L 42X در زير عايقگرمايي پشمسنگ بوده است. به همين منظور آزمونهاي خوردگي علاوه برآن كه مستقيماًبوسيلهي تماس فولاد با عايق مرطوب به انجام رسيدند، درمحلول هاي شبيهسازي شده نيز توسط روشهاي الكتروشيميايي صورت پذيرفتهاند. نتايج حاصل از اين مطالعه ميتواند جهت تعيين رفتار خوردگي فـولاد API 5L 42X در زير عايقگرمايي پشم سنگ در صنعت مفيد باشد.

2- مواد و روش تحقيق
1- مواد
در اين تحقيق نمونههايي از فولاد با كد استاندارد API 5L 42X جهت انجام آزمونهاي خوردگي مورد استفاده قرار گرفتهاند. تركيب شيميايي اين فولاد در جدول (1) ارائه شده است. تركيب شيميايي عايق پشمسنگ مطابق با اطلاعات حاصل از كارخانهي سازنده4 نيزكه آناليز آن توسط روش XRF به انجام رسيده در جدول (2) نشان داده شده است.
جدول (1) : تركيب شيميايي فولاد مورد استفاده در اين تحقيق.
عنصر %Fe %S %P %Mn %Si %C
درصد وزني 97/96 0/03 0/03 1/25 0/45 0/28

جدول (2): تركيب شيميايي الياف پشمسنگ مورد استفاده در اين تحقيق.
تركيب درصد وزني
% MgO 10
% SiO2 46
% Al2O3 14
% TiO2 1/5
% Fe2O3 + FeO 7/5-8
% CaO 18

2-2- شستن عايق پشمسنگ
بهمنظور ارزيابي حداكثر ميزان يون كلر قابل استخراج از عايق پشمسنگ و همچنين بدست آوردن pH محلول حاصل از شسته شدن اين عايق از استاندارد ASTM C871 [11] استفاده شد. لازم بذكر است غلظت يون كلر در محلول حاصل از شستهشدن عايق توسط روش تيتراسيون اندازهگيري گرديد. 2-3- آزمونهاي الكتروشيميايي آزمـونهاي الكتروشيميايي توسط دستگاه پتانسيواستات مدل PARSTAT 2273A، همراه با سه الكـترود مرجع Ag-AgCl، الكترود كمكي پلاتيني و الكترودكاري به انجام رسيدند.
محلول مناسب جهت انجام آزمونهاي الكتروشيميايي بوسيلهي مخلوط نمودن مقـدار50 گرم از عايق پشمسنگ در يك ليتر آب مقطر(٦ pH=)، توسط يك دستگاه مخلوطكن و سپس عبور دادن از كاغذ صافي تا رسيدن به محلولي شفاف بدست آمد. نمونههاي فولادي مورد استفاده بعنوان الكترودكاري در رزين اپوكسي بهگونهاي مانت شدند كه يك سطح آنها با ابعاد 20×20 ميليمتر در معرض محيط قرار بگيرد. سطح نمونهها توسط كاغذ سمبادهي SiC تا شمارهي 800 پوليش و سپس با استون چربيزدايي و با آب مقطر شستشو داده شدند. بمنظور ايجاد شرايط پايدار، نمونهها پيش از انجام آزمون بهمدت يك ساعت در محلول غوطهور بودهاند. دماي مورد نياز براي انجام آزمونها توسط يك حمام بنماري فراهم شد. نمونهها بترتيب افزايش دما (20،40،60 و80 درجهي سانتيگراد) C ،B ،A وD ناميده شدهاند.

2-4- آزمونهاي كاهش وزن
شكل (1) : شماتيك سل لولهاي.
آزمونهاي كاهش وزن مطابق با استاندارد ASTM C1617[12] در سلهاي لولهاي انجام شدند. آماده سازي سطحي نمونههاي كاهش وزن مطابق با نمونههاي آزمونهاي الكتروشيميايي به نمونهها پيش از ساخت سل لولهاي تا چهار رقم اعشار توسطيك ترازوي ديجيتال وزن شدند. شماتيكي از سل لولهاي مورداستفاده در اين آزمون در شكل (1) نشان داده شده است.
در راستاي تكميل سل، نمونهاي استوانهاي شكل (معادل حجم درون لوله) از عايق پشمسنگ تهيه و درون سل لولهاي قرار داده شد و سپس به مدت 14 روز مقدار10 ميليليتر آب مقطر درون آن تزريق گرديد.
دماي مورد نظر براي انجام آزمون توسط هيتر صفحهاي فراهم شد. در خاتمه پس از جدا نمودن متعلقات سل و محصولات خوردگي مطابقِ استاندارد ASTM C1617مجدداً نمونهي فولادي وزن و بر اساس كاهش وزن بوجود آمده سرعت خوردگي محاسبه گرديد. بهمنظور افزايش دقت و اعتبار نتايج، اين آزمون 3 مرتبه بر روي نمونههاي مشابه تكرار و ميانگين نتايج مورد استفاده واقع شد.

2-5- بررسيهاي سطحي
مورفولوژي سطوح خورده شده پس از آزمونهاي كاهش وزن توسط ميكروسكوپ نوري ارزيابي شدند. بهمنظور تشخيص فازهاي موجود در محصولات خوردگي از دستگاه پراش پرتوايكس فيليپس مدل X,Pert-MPDبا ولتاژ KV40، جريان Ma30 و تشعشع λ=1/542) Cu Kα) استفاده شد.

121539073238

رسيد

انجام
.

نه
و
نم
ي
ي
لاد
و
ف

له
و
ل
PVC
وي
حلق

ر
اش
و

ي
ن
و
ك
ي
ل
ي
س

ير
گ
رز
د

رسيد

انجام

.



قیمت: تومان


پاسخ دهید