تحقیق و پروژه خوردگی فلزات و روش های جلوگیری از آن

توضیحات:

پایان نامه کارشناسی خوردگی فلزات و روش های جلوگیری 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 می توان انجام داد. اگر این نکته را در نظر بگیریم که هر جا فلز و مواد دیگر مورد استفاده قرار می گیرند خوردگی با درجه و شدتهای متفاوتی واقع می گردد، این رقمهای بزرگ دلاری چندان غیر منتظره نخواهند بود.هزینه های خوردگی در اتومبیل ها- سیستم سوخت، رادیاتور، اگزوز، و بدنه – در حد بیلیونها دلار است.

کل هزینه سالانه سیلها، گردبادها، آتش سوزیها، رعدوبرقها و زمین لرزه ها کمتر از هزینه خوردگی می باشند. هزینه های خوردگی در دهه آینده به دلیل کمبود جهانی مواد ساختمانی، هزینه بالاتر انرژی، محیط های خورنده تر در فرآیندهای تبدیل ذغال سنگ، افزایش وسیع در تعداد و محدوده های کاری کارخانجات و فاکتورهای دیگر به مقدار قابل ملاحظه ای 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 می گیرد. این منابع را ممکن است قطع کنند یا قیمتها را افزایش دهند.

در حقیقت اگر خوردگی وجود نداشت اقتصاد جامعه ما بشدت تغییر می کرد. مثلا اتومبیل ها، کشتیها، خطوط لوله های زیرزمینی و وسایل خانگی احتیاج به پوشش نداشتند، صنایع فولاد زنگ نزن از بین می رفتند و مس فقط برای مقاصد الکتریکی بکار می رفت. اکثر کارخانجات و محصولاتی که از فلز ساخته می شوند از فلز یا چدن ساخته می شدند.

اگرچه خوردگی اجتناب ناپذیر است، ولی هزینه آن را به مقدار زیادی می توان کاهش داد. مثلا یک آند ارزان قیمت منیزیم می تواند عمر تانک آب گرم خانگی را دو برابر کند. شستشوی اتومبیل برای زدودن نمک هایی که برای یخ بندان روی جاده می پاشند مفید است. انتخاب صحیح مواد و طراحی خوب، هزینه های خوردگی را کاهش می دهد. یک برنامه صحیح تعمیرات و نگهداری رنگ چندین برابر مخارجش را صرفه جویی می کند. اینجاست که مهندسی خوردگی وارد صحنه می شود و می تواند 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 می گردد. مثلا فولاد از سنگ آهن بدست می آید، و میزان تولید داخلی سنگ آهن پر عیار که مستقیما قابل استفاده باشند بشدت کاهش یافته است. توسعه صنعتی سریع بسیاری از کشورها نشان می دهد که رقابت برای قیمت منابع فلزی افزایش خواهد یافت. ایالات متحده دیگر مصرف کننده 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-محیط های خورنده         8

1-6-خسارات ناشی از خوردگی         9

1-7-طبقه بندی خوردگی       10

1-8-فاکتورهای انتخاب مواد   11

1-9-روشهای بیان سرعت خوردگی     14

1-10-پیامدهای خوردگی      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 حفره دار شدن 58

2-5-7-جلوگیری     59

2-6-خوردگی بین دانه ای      60

2-6-1-فولادهای زنگ نزن آستینی        62

2-6-2-فاسد شدن خط جوش            64

2-6-3-کنترل فولادهای زنگ نزن آستینتی           65

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

2-6-5-خوردگی شیار چاقو    68

2-6-6-خوردگی بین دانه ای آلیاژهای دیگر          69

2-7-جدایش انتخابی           70

2-7-1-زدایش روی، ویژگی ها 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-پوسته های 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-روش های 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

روش های 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 کننده ها            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-پوشش های آلی        133

فصل چهارم       136

نتیجه گیری و پیشنهادها      136

4-1-نتیجه گیری     137

4-2-پیشنهادها     138

منابع و ماخذ         139