ابزار هدایت به بالای صفحه

توضیحات:

پایان نامه کارشناسی خوردگي فلزات و روش هاي جلوگيري از آن

چکیده:

در قرنی زندگی می کنیم که فلز به عنوان یکی از اصلی ترین مواد در دسترس بشر قرار گرفته و روز به روز استفاده از فلزات در صنایع و وسایل مختلف بیشتر است.با توجه به رشد روز افزون بهره گیری از فلزات مسئله حفاظت و افزایش عمر مفید قطعات از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در حقیقت بروز خوردگی باعث به هدر رفتن مواد مورد نظر و هزینه ساخت انها می شود اینجاست که حفاظت از مواد و بهره وری بهتر از انها ابعاد تازه ای می یابد. بنابراین باید بتوان به نوعی دلایل تخریب فلز و همچنین شرایط جلوگیری از این تخریب را بدست اورد.

خوردگی یکی از عمده ترین محدودکننده های عمر قطعات و دستگاهها می باشد. ضعفهای مکانیکی موجود در دستگاهها را همواره باید کاهش داد، اما اگر خوردگی بیش از حد باشد دستگاهها غیرقابل استفاده می شوند. خوردگی یک واکنش الکتروشیمیایی بین فلز و محیط اطراف آن است. این عمل با واکنش کاتدی(احیاء اکسیژن و یا متصاعد شدن گاز هیدروژن) همراه است. شرایط خوردگی به دلیل حضور دائمی آب، هوا و رطوبت محیط همواره فراهم بوده و در نتیجه خوردگی امری اجتناب ناپذیر می باشد. البته باید توجه داشت خوردگی فقط به فلزات محدود نمی شود بلکه روی کامپوزیتها و پلیمرها هم تاثیر دارد. در این میان نقش مهندسی خوردگی انتخاب موادی است که در برابر عوامل خورنده مقاومت داشته باشند و همچنین باید تلاش کنند که اثرات خورندگی عوامل محیطی را کاهش دهند.

مقدمه:

خوردگی زیان اقتصادی عظیمی است و برای کاهش دادن به آن کارهای زیادی می‌توان انجام داد. اگر این نکته را در نظر بگیریم که هر جا فلز و مواد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند خوردگی با درجه و شدتهای متفاوتی واقع می‌گردد، این رقمهای بزرگ دلاری چندان غیر منتظره نخواهند بود.هزینه‌های خوردگی در اتومبیل‌ها- سیستم سوخت، رادیاتور، اگزوز، و بدنه – در حد بیلیونها دلار است.

کل هزینه سالانه سیلها، گردبادها، آتش‌سوزیها، رعدوبرقها و زمین‌لرزه‌ها کمتر از هزینه خوردگی می‌باشند. هزینه‌های خوردگی در دهه آینده به دلیل کمبود جهانی مواد ساختمانی، هزینه بالاتر انرژی، محیط‌های خورنده‌تر در فرآیندهای تبدیل ذغال‌سنگ، افزایش وسیع در تعداد و محدوده‌های کاری کارخانجات و فاکتورهای دیگر به مقدار قابل ملاحظه‌ای افزایش خواهد یافت.

ملاحظات سیاسی نیز یک عامل مهم هستند. ما در مورد بعضی فلزات عمدتا وابسته به کشورهای خارجی هستیم: 90 درصد کرم (عنصر آلیاژی اصلی برای فولادهای زنگ نزن) و 100درصد کلومبیم (نیوبیم) که در آلیاژهای مورد استفاده در دماهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این منابع را ممکن است قطع کنند یا قیمتها را افزایش دهند.

در حقیقت اگر خوردگی وجود نداشت اقتصاد جامعه ما بشدت تغییر می‌کرد. مثلا اتومبیل‌ها، کشتیها، خطوط لوله‌های زیرزمینی و وسایل خانگی احتیاج به پوشش نداشتند، صنایع فولاد زنگ نزن از بین می‌رفتند و مس فقط برای مقاصد الکتریکی بکار می‌رفت. اکثر کارخانجات و محصولاتی که از فلز ساخته می‌شوند از فلز یا چدن ساخته می‌شدند.

اگرچه خوردگی اجتناب‌ناپذیر است، ولی هزینه‌آن‌را به مقدار زیادی می‌توان کاهش داد. مثلا یک آند ارزان قیمت منیزیم می‌تواند عمر تانک آب گرم خانگی را دو برابر کند. شستشوی اتومبیل برای زدودن نمک‌هایی که برای یخ‌بندان روی جاده می‌پاشند مفید است. انتخاب صحیح مواد و طراحی خوب، هزینه‌های خوردگی را کاهش می‌دهد. یک برنامه صحیح تعمیرات و نگهداری رنگ چندین برابر مخارجش را صرفه‌جویی می‌کند. اینجاست که مهندسی خوردگی وارد صحنه می‌شود و می‌تواند موثر باشد- ماموریت اصلی او مبارزه با خوردگی است.

جدا از مخارج مستقیم دلاری، خوردگی یک مشکل جدی است زیرا بطور روشنی باعث تمام شدن منابع طبیعی ما می‌گردد. مثلا فولاد از سنگ آهن بدست می‌آید، و میزان تولید داخلی سنگ‌آهن پر عیار که مستقیما قابل استفاده باشند بشدت کاهش یافته است. توسعه صنعتی سریع بسیاری از کشورها نشان می‌دهد که رقابت برای قیمت منابع فلزی افزایش خواهد یافت. ایالات متحده دیگر مصرف‌کننده اصلی منابع معدنی نیست.

فهرست مطالب:

چکیده    4

فصل اول           1

خوردگی و اثرات آن 1

1-1-مقدمه           2

1-2-مهندسی خوردگی       3

1-3-تعریف خوردگی            4

-4-1تاریخجه خوردگی Corrosion History          4

1-5-محیط‌های خورنده         8

1-6-خسارات ناشی از خوردگی         9

1-7-طبقه‌بندی خوردگی       10

1-8-فاکتورهای انتخاب مواد   11

1-9-روشهای بیان سرعت خوردگی     14

1-10-پيامدهاي خوردگي      14

-11-1اهمیت و ارزیابی خسارت خوردگی           16

1-12- برآورد هزینه های خوردگی        20

فصل دوم           23

انواع خوردگی        23

انواع خوردگی:       24

2-1-خوردگی یکنواخت:        25

2-2-خوردگی گالوانیکی یادوفلزی:       26

2-2-1- نیروی الکتروموتوری (EMF)و سری گالوانیکی:        27

2-2-2-اثرات محیط  31

2-2-3-اثر فاصله دو الکترود    32

2-2-4-اثر سطح     32

2-2-5-جلوگیری     33

2-2-6-کاربردهای مفید        35

2-2-7-حفاظت کاتدی          35

2-3-خوردگی شیاری           37

2-3-1-فاکتورهای محیطی     38

2-3-2-مکانیزم       39

2-3-3- مبارزه با خوردگی  شیاری       43

2-4-خوردگی فیلامنتی        44

2-4-1-فاکتورهای محیطی:    48

2-4-2-مکانیزم:      49

2-4-3-جلوگیری:    50

2-5-حفره دار شدن            50

2-5-1-شکل حفره و رشد آن 51

2-5-2-طبیعت اتو کاتالیتکی حفره دار شدن        53

2-5-3-ترکیب شیمیایی محلول           55

2-5-4-سرعت حرکت           56

2-5-5-متغیرهای متالورژیکی  56

2-5-6-ارزیابی حفره‌دار شدن 58

2-5-7-جلوگیری     59

2-6-خوردگی بین دانه‌ای      60

2-6-1-فولادهای زنگ‌نزن آستینی        62

2-6-2-فاسد شدن خط جوش            64

2-6-3-کنترل فولادهای زنگ‌‌نزن آستینتی           65

2-6-4-نیازهای آتی در مورد فولادهای زنگ‌نزن ریختگی:      67

2-6-5-خوردگی شیار چاقو    68

2-6-6-خوردگی بین دانه‌ای آلیاژهای دیگر          69

2-7-جدایش انتخابی           70

2-7-1-زدایش روی، ویژگی‌ها 70

2-7-2-مکانیزم زدایش روی    73

2-7-3-روشهای جلوگیری از زدایش روی            74

2-7-4-گرافیته شدن            74

2-7-5-سیستمهای آلیاژی دیگر          75

2-8-خوردگی سایشی        76

2-8-1-پوسته‌های سطحی   78

2-8-2-سرعت حرکت           79

2-8-3-تلاطم یا توربولانس      79

2-8-4-برخورد        80

2-8-5-اثرات گالوانیک           80

2-8-6-نوع فلز یا آلیاژ           81

2-8-7-روش‌های مبارزه با خوردگی سایشی      82

2-8-8-خسارت حبابی         82

2-8-9-خوردگی فرسایشی   85

2-9-خوردگی توام با تنش     90

2-9-1-شکل ترکها  92

2-9-2-اثرات تنش   93

2-9-3-زمان شکست           94

2-9-4-فاکتورهای محیطی     96

2-9-5-فاکتورهای متالورژیکی 96

2-9-6-مکانیزم       97

2-9-7-روشهای جلوگیری     99

2-10--خوردگی توام با خستگی          100

2-10-1-فاکتورهای محیطی   103

2-10-2-روشهای جلوگیری:   104

2-11-خسارت هیدروژنی      105

2-11-1-فاکتورهای محیطی   105

2-11-2-تاول زدن در اثر هیدروژن         106

2-11-3-تردی هیدروژنی       107

2-11-4-جلوگیری   108

2-11-5-مکانیک شکست      110

فصل سوم         112

روش‌های جلوگیری از خوردگی           112

3-1-انتخاب مواد     113

3-1-1-فلزات و آلیاژها          113

3-1-2-خالص کردن فلز         115

3-1-3-غیرفلزات     115

3-1-4-تغییر محیط خورنده      116

3-1-5-کاربرد ممانعت کننده‌ها            118

3-2-طراحی          119

3-2-1-ضخامت دیواره           120

3-2-2-قوانین طراحی           120

3-3-حفاظت کاتدی و آندی   123

3-3-1-حفاظت کاتدی          123

3-3-2-حفاظت آندی            127

3-3-3-مقایسه حفاظت آندی و کاتدی  128

3-4-پوشش ها      130

3-4-1-پوشش های فلزی و پوشش های غیر الی دیگر     130

3-4-2-روش غوطه وری گرم:  131

3-4-3-پوشش‌های آلی        133

فصل چهارم       136

نتیجه گیری و پیشنهادها      136

4-1-نتیجه گیری     137

4-2-پیشنهادها     138

منابع و مأخذ         139