این محصول در قالب ورد و قابل ویرایش در 324 صفحه می باشد.
فهرست
چکیده : ۰
مقدمه: ۱
فصل اول: ۳
انواع خوردگی ۳
۱-۱- خوردگی یکنواخت: ۴
۲-۱- خوردگی گالوانیکی یا دو فلزی: ۵
۱-۲-۱- نیروی الکتروموتوری (EME) و سری گالوانیکی ۶
۲-۲-۱ اثرات محیط ۱۲
۳-۲-۱- اثر فاصله دو الکترود: ۱۴
۴-۲-۱- اثر سطح ۱۴
۵-۲-۱- جلوگیری: ۱۷
۳-۱ خوردگی شیاری ۱۹
۱-۳-۱- فاکتورهای محیطی ۲۰
۲-۳-۱ مکانیزم ۲۲
۳-۳-۱ مبارزه باخوردگی شیاری ۲۸
۴-۳-۱ خوردگی فیلامنتی ۲۹
فاکتورهای محیطی ۳۲
مکانیزم ۳۳
جلوگیری ۳۴
۴-۱ حفره دار شدن ۳۵
۱-۴-۱- شکل حفره و رشد ان ۳۶
۲-۴-۱- طبیعت اتو کاتالیتکی حفره دار شدن ۴۰
۳-۴-۱- ترکیب شیمیایی محلول ۴۳
۴-۴-۱- سرعت حرکت ۴۶
۵-۴-۱- متغییرهای متالوژیکی ۴۷
۶-۴-۱- ارزیابی حفره دارشدن ۴۹
۷-۴-۱- جلوگیری ۵۱
۵-۱- خوردگی بین دانه ای ۵۲
۱-۵-۱- فولادهای زنگ نزن آستینتی ۵۳
۲-۵-۱- فاسد شدن خط جوش ۵۶
۳-۵-۱- کنترل فولادهای زنگ نزن آستینتی ۶۰
۴-۵-۱ خوردگی شیار چاقو ۶۷
۵-۵-۱ خوردگی بین دانه ای آلیاژهای دیگر ۷۰
۶-۱- جدایش انتخابی ۷۱
۱-۶-۱- زدایش روی، ویژگی ها ۷۲
۲-۶-۱- مکانیزم زدایش روی ۷۵
۳-۶-۱- روش های جلوگیری از زدایش روی ۷۶
۴-۶-۱- گرافیت شدن ۷۷
۵-۶-۱- سیستم های آلیاژی دیگر ۷۹
۶-۶-۱- درجه حرارت های بالا ۸۰
۷-۱- خوردگی سایش ۸۱
۱-۷-۱- پوسته های سطحی ۸۳
۲-۷-۱- سرعت حرکت ۸۷
۳-۷-۱- تلاطم یا توروبولانس ۹۲
۴-۷-۱- برخورد ۹۳
۵-۷-۱- اثرات گالوانیک ۹۵
۶-۷-۱- نوع فلز یا آلیاژ ۹۶
۷-۷-۱- روش های مبارزه با خوردگی سایشی ۱۰۰
۸-۷-۱- خسارت حبابی: ۱۰۴
۹-۷-۱- خوردگی فرسایشی ۱۰۷
۸- ۱- خوردگی توام با تنش ۱۱۴
۱-۸-۱- شکل ترک ها ۱۱۸
۲-۸-۱- اثرات تنش ۱۱۹
۳-۸-۱- زمان شکست ۱۲۲
۴-۸-۱- فاکتورهای محیطی ۱۲۴
۵-۸-۱- فاکتورهای متالورژیکی ۱۳۲
۶-۸-۱- مکانیزم ۱۳۴
۷-۸-۱- جداول چند محیطی ۱۳۸
۸-۸-۱- طبقه بندی مکانیزها ۱۴۸
۱-۸-۸-۱ مکانیزم های متالوژیکی ۱۴۸
۲-۸-۸-۱ مکانیزمهای حل شده ۱۴۹
۳-۸-۸-۱ مکانیزهای هیدروژن ۱۵۰
۴-۸-۸-۱ مکانیزمهای مکانیکی ۱۵۰
۹-۸-۱ روشهای جلوگیری ۱۵۱
۱۰-۸-۱ خوردگی توام با خستگی ۱۵۳
۱۱-۸-۱ خسارت هیدرژنی ۱۶۰
۲-۱۱-۸-۱ فاکتورهای محیطی ۱۶۱
۳-۱۱-۸-۱ تاول زدن در اثر هیدروژن ۱۶۲
۴-۱۱-۸-۱ تردی هیدروژنی ۱۶۳
۱۲-۸-۱ جلوگیری ۱۶۹
۹-۱- روش های جلوگیری از خوردگی ۱۷۲
۱-۹-۱- انتخاب مواد ۱۷۲
۲-۹-۱- طراحی ۱۹۱
ضخامت دیواره ۱۹۱
قوانین طراحی ۱۹۲
حفاظت کاتدی و آندی ۱۹۷
حفاظت کاتدی ۱۹۷
حفاظت آندی ۲۰۶
مقایسه حفاظت آندی و کاتدی ۲۰۹
۳-۹-۱- پوشش ها ۲۱۲
پوشش های آلی ۲۲۰
تجهیزات تازه ونو: ۲۲۸
تعمیر ونگهداری : ۲۲۸
استانداردهای کنترل خوردگی ۲۳۰
آنالیز شکست ۲۳۰
فصل دوم ۲۳۴
آلیاژهای مورداستفاده درلوله های انتقال نفت وگازAPT-5L ۲۳۴
۱-۲ ترکیب شیمایی: ۲۳۵
۱-۱-۲ تعین ترکیب شیمیایی : ۲۳۵
(۲-۲) فرآیندهای مخصوص : ۲۳۶
۳-۲ عملیات حرارتی ۲۳۶
۴-۲ خواص مکانیکی : ۲۳۷
تست کششی جوش : ۲۳۹
باشد .کنترل تست های کششی : ۲۳۹
تست مجدد: ۲۴۰
نمونه های تست کششی معیوب: ۲۴۰
آزمایش متالوگرانی: ۲۴۲
فصل سوم ۲۴۳
خوردگیهای خطوط انتقال نفت و گاز ۲۴۳
۱-۳ خوردگی از داخل ۲۴۴
*محیط های خورنده از داخل ۲۴۴
۱-۱-۳ خوردگی در محیط شیرین ۲۴۶
۲-۱-۳ خوردگی در محیط ترش ۲۴۶
۳-۱-۳ خوردگی عمومی ۲۴۸
۲-۳ خوردگی از خارج: ۲۵۰
۱-۲-۳ خوردگی بر اثر خاکهای غیر مشابه: ۲۵۰
۲-۲-۳ خوردگی بر اثر اختلاف تمر کز اکسیژن: ۲۵۱
۳-۲-۳ فلزات غیر مشابه: ۲۵۱
۴-۲-۳ فولاد لوله قدیمی و جدید: ۲۵۱
۵-۲-۳ خوردگی باکتر یایی: ۲۵۲
موجودات میکرو سکوپی دیگر: ۲۵۶
موجودات ماکروسکوپی ۲۵۹
۶-۲-۳- تأثیرات جریان های تداخلی ( سرگردان): ۲۶۳
– حالت پایا: ۲۶۴
– حالت ناپایا: ۲۶۴
۷-۲-۳- کنترل خوردگی و جلوگیری: ۲۶۷
انتخاب مواد: ۲۶۷
پوشش های حفاظتی (عایق الکتریکی): ۲۶۸
مشخصه های خواسته شده پوششها اینها هستند: ۲۶۹
توانایی مقاومت در تعطیلی ها و بار گذاری: ۲۶۹
مقاومت در برابر دیس باندینگ: ۲۷۰
انواع پوشش ها: ۲۷۱
پوشش های اپوکسی پیوند خورده با ذوب: ۲۷۵
مباحث طراحی: ۲۸۲
محیط های شهری: ۲۸۳
مدارهای الکتریکی اصلی همسایه: ۲۸۳
ایستگاه های تست: ۲۸۵
تکنیکهای ساخت: ۲۸۵
خوردگی انواع مشخصی از خط لوله: ۲۸۷
خطوط لوله حمل: ۲۸۷
کابل های لوله ای سیستم الکتریکی: ۲۹۱
انداختن مقاومت الکتریکی: ۲۹۳
سلول های پلاریزاسیون: ۲۹۳
فصل چهارم ۲۹۵
۱- مقدمه ۲۹۶
۲- نتایج آزمایشات و بحث: ۲۹۷
* مشاهدات: ۲۹۷
* متالوگرافی ۳۰۱
* نتایج آنالیز ترکیبات داخل لوله: ۳۰۳
*آزمایش کشش در دمای محیط: ۳۰۴
* محاسبات مربوط به شکست مکانیکی لوله: ۳۰۶
بحث و نتیجه گیری: ۳۰۷
تئوری های توضیح دهنده خوردگی میکروبی: ۳۱۳
نتیجه گیری: ۳۱۶
۱- خوردگی داخل لوله : ۳۱۶
۲- خوردگی انجام گرفته از خارج لوله: ۳۱۷
منابع و مراجع: ۳۱۹
چکیده :
نیاز بررسی و تحقیق در زمینه خوردگی در خطوط لوله حمل نفت خام ما را بر این داشت تا به بررسی کوتاه در این زمینه بپردازیم ابتدا با مقدمه ای مختصر در مورد خطوط لوله و نقش آنها در چرخه تأمین سوخت مورد نیاز .و حمل و نقل نفت و گاز و حجم عملیات انجام گرفته و توجیه اقتصادی بررسی های خوردگی و تحقیقات انجام گرفته در این زمینه پرداختیم و سپس انواع خوردگی را مورد بررسی قرار دادیم در یک فصل مجزا به بررسی انواع خوردگی در خطوط لوله پرداختیم.
در ادامه با بررسی انواع جنس های مورد استفاده در ساخت لوله های انتقال نفت خام و ترجمه قسمتی از استانداردها در این زمینه این پخش را تکمیل نمودیم. در پایان مورد عملی را که در طی پروژه انجام داده شده بود. و یک مورد انهدام لوله نفت خام بود را آوردیم که مثال خوبی از یک مورد تحقیقی بود و روش و فرایند این نوع تحقیقات را بیان می کرد و تجربیات و اطلاعات خوبی در زمینه این نوع پروژه ها را در بر دارد و می توان در موارد مشابه از این تجربیات استفاده کرد.
این مورد یک حالت از خوردگی میکروبی را نشان داد و ما با انجام مطالعات در این زمینه روش های را برای پیشگیری ارائه نمودیم.
مقدمه:
خوردگی را تخریب یا فاسد شدن یک ماده در اثر واکنش با محیطی که در آن قرار دارد تعریف می کنند.
خطوط لوله در سراسر جهان به عنوان حمل کننده های گازها و مایعات در ساخت های طولانی از منبع تا محل مصرف نهایی نقش بسیار مهمی را بازی می کنند.
به طور عمومی اطلاعات در مورد شما و خطوط لوله که به طور پیوسته در سرویس هستند. به عنوان بخش عمده ای از سیستم حمل و نقل بدین صورت است:
خطوط لوله در سرویس مدفون زیر خاک به دور از دید هستند به استثناء شهرها، ایستگاه های پمپاژ یا فشار و ترمینال ها.
در حال حاضر حدود Km 460000 خطوط لوله حمل معمولی در حدود ۴۶% تمام نفت خام و محصولات پالایش را حمل و نقل می کنند در ایالت متحده در ۱۹۸۴ بیش از Km 6 10 × ۱۰۶۶ خطوط لوله گاز طبیعی در سرویس وجود داشت. حدود ۲۵% کل سوریس های بین ایالتی در حدود Km 2800000 بودند که حمل می کردند مایعات را.
سوریس های بین ایالتی در ایالاتی متحده گسترش پیدا کرد برای ایجاد مایل های بیشتری از خطوط لوله در ۱۹۸۶ و Km 9800 از خطوط گاز طبیعی ساخته شده و Km 5740 برای خط لوله نفت خام و Km 2660 از خط لوله برای محصولات پالایش نیز ساخته شد.
با این شبکه پهناور بدون تغییر خط لوله به کار رفته برای استفاده در حمل منابع طبیعی و محصولات نهایی به مکان هایی که آنها مورد استفاده قرار می گیرند. آشکار می گردد که نگهداری آنها در سرویس بوسیله جلوگیری از خوردگی تکنیکی است و بطور اقتصادی با فایده می باشد.
کنترل خوردگی خطوط لوله در سراسر جهان انجام می شود به دلایل زیاد به وسیله استفاده از حفاظت کاتدی همراه با یک پوشش دی الکتریک مناسب. سیستم حفاظت کاتدی با استفاده از جریان محافظ در سطح بیرونی لوله محلی که در معرض خاک مجاور در ناپیوستگی های سیستم پوشش قرار دارد از لوله محافظت می کند. سیستم پوشش به کار می رود برای کاهش مقدار مجموعه زیاد جریان محافظ مورد نیاز در طول عمر عملیاتی لوله.
مبحث کنترل خوردگی در فاز طراحی خط لوله باید شروع شود و ادامه یابد همراه با راه اندازی و تمام عمر اقتصادی لوله.
این نوشته به طور خلاصه انواع خوردگی ها و روش های جلوگیری را به طور عمومی ابتدا بررسی می کند و سپس به طور اختصاصی خوردگی خط لوله حمل نفت و گاز را بررسی و در نهایت یک مورد عملی از پروژه های خوردگی لوله های نفت خام مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
۱-۱- خوردگی یکنواخت:
معمول ترین متداول ترین نوع خوردگی است. معمولاً بوسیله یک واکنش شیمیایی یا الکترو شیمیایی به طور یکنواخت در سرتاسر سطحی که در تماس با محلول خورنده قرار دارد، مشخص می شود. فلز نازک و نازکتر شده و نهایتاً از بین می رود یا تجهیزات مورد نظر منهدم می شوند. مثلاً یک قطعه فولاد یا روی در داخل یک محلول رقیق اسید سولفوریک معمولاً با سرعت یکسانی در تمام نقاط قطعه خورده خواهد شد.
خوردگی یکنواخت یا سرتاسری ، از نظر نتاژ مقدار فلز خورده شده بالاترین رقم را دارد، لکن این نوع خوردگی از نقطه نظر فنی اهمیت چندانی ندارد، زیرا عمر تجهیزاتی که تحت این نوع خنوردگی قرار می گیرد را دقیقاًمی توان با آزمایشات ساده ای تخمین زد. برای این منظور، تنها قرار دادن نمونه های آزمایش در داخل محلول مورد نظر غالباً کافی است. خوردگی یکنواخت را بطرق زیر میتوان متوقف نمود یا کم کرد:
(۱) انتخاب مواد پوشش صحیح، (۲) بوسیله ممانعت کننده، و یا (۳) با استفاده از حفاظت کاتدی. روش های مبارزه با این نوع خوردگی را که می توان بتنهایی با یکدیگر بکار برد.
۲-۱- خوردگی گالوانیکی یا دو فلزی:
موقعی که دو فلز غیر همجنس که در تماس الکتریکی با یکدیگر هستد، در معرض یک محلول خورنده یا هادی قرار بگیرند، اختلاف پتانسیل بین ان دو باعث برقراری جریان الکترون بین انها می شود.
نسبت به موقعی که این دو فلز در تماس الکتریکی با یکدیگر نباشند، خوردگی فلزی که مقاومت خوردگی کمتری دارد، افزایش یافته و بر عکس، خوردگی فلز مقاومتر، تقلیل می یابد. فلزی که مقاومت خوردگی کمتری دارد اندی شده و فلز مقاومتر (از نظر خوردگی) کاتدی می شود. معمولاً کاتد یا فلز کاتد در این نوع خوردگی یا اصلاً خورده نمی شود و یا اگر خورده شود، مقدار خوردگی آن خیلی کم خواهد بود. بعلت وجود جریان های الکتریکی بین فلزات غیر هم جنس این نوع خوردگی، خوردگی گالوانیکی نامیده می شود. این دو نوع خوردگی، خوردگی الکتروشیمیایی بوده، لکن برای سهولت تشخیص، اصطلاح گالوانیکی یا دو فلزی را در این مورد بکار می بریم.
نیروی محرکه برای برقراری جریان و در نتیجه خوردگی، پتانسیلی است که بین این دو فلز وجود دارد. باطری خشک که بطور شماتیکی در شکل ۲-۱ نشان داده شده است مثلاً خوبی در این مورد است. الکترود کربنی بعنوان یک فلز مقاوم خوردگی – کاتد- عمل نموده و جداره آن که از فلز روی ساخته شده بعنوان آند عمل می کند و خورده می شود. خمیر بین الکترودها هادی الکتریسیته است (و خورنده) و جریان الکتریکی را در داخل باطری هدایت می کند. از منیزیم نیز می توان بعنوان فلز آند یا جداره باطری استفاده نمود.
۱-۲-۱- نیروی الکتروموتوری (EME) و سری گالوانیکی
بطور خلاص، پتانسیل بین فلز در تماس با محلول حاوی تقریباً یک اتم گرم یون فلز مربوطه (اکتیویته واحد)، در یک درجه حرارت قابت بدقت اندازه گیری می شود. جدول ۱-۱ که غالباً جدول نیرو الکتروموتوری یا جدول emf نامیده می شود، طرز قرار گرفتن فلزات مختلف را نسبت به یکدیگر نشان می دهد. برای سادگی کلیه پتانسیل ها را نسبت به یک الکترود مرجع (H2/H+) که بطور دلخواه صفر فرض شده می سنجند. پتانسیل بین فلزات مختلف را با گرفتن پتانسیل بین الکترودهای رورسیبل مس و نقره ۴۶۲% ولت است. اختلاف بین مس و روی ۱/۱ ولت است. برای آلیاژهایی که از دو یا چند جزء فعالی تشکیل شده اند، بدست آوردن پتانسیل رورسیبل عملی نیست، لذا در جدول ۲-۱ فقط فلزات خالص وجود دارند.
در مسائل عملی خوردگی، تماس گالوانیکی بین فلزات در حال تعادل با یون های خود بندرت اتفاق می افتد. همانطور که در بالا ملاحظه شد قسمت اعظم اثرات خوردگی گالوانیکی در اثر ارتباط الکتریکی با یکدیگر نیز در حال خورده شدن هستند. همچنین چون اکثر مواد مهندسی را آلیاژها تشکیل می دهند، بنابراین اتصال گالوانیکی معمولاً مشتمل بر یک (یا دو) آلیاژ فلزی می باشد. این شرایط جدول گالوانیکی، جدول ۲-۱ پیش بینی دقیق تری از روابط گالوانیکی می کند تا جدول emf، جدول ۲-۱ بر اساس اندازه گیری های پتانسیل و آزمایشات خوردگی گالوانیکی در آب دریای آلوده نشده می باشد که بوسیله شرکت بین المللی نیکل انجام شده است. بخاطر اختلاف بین آزمایشات مختلف، تنها موقعیت نسبی فلزات در این جدول مشخص شده است نه پتانسیل آنها. در حالت ایده آل، جداول مشابهی برای فلزات و آلیاژها در تمام محیط ها در درجه حرارت های مختلف مورد نیاز خواهد بود، لکن در این صورت تقریباً بی نهایت آزمایش بایستی انجام شود.
بطور کلی موقعیت فلزات و آلیاژها در جدول گالوانیکی به نحو مناسبی با موقعیت فلزات تشکیل دهنده
آنها در جدول emf تطابق دارد. غیر فعال شدن (روئین شدن) بر رفتار خوردگی گالوانیکی اثر می گذارد. توجه کنید در جدول ۲-۱ فولاد زنگ نزن در حالت غیر فعال در موقعیت نجیب تری قرار دارد مسبت به موقعی که این آلیاژها در حالت فعال قرار دارند. رفتار مشابهی بوسیله اینکونل که یک نیکل زنگ نزن است مشاهده می شود.
یک ویژگی جالب توجه دیگر جداول گالوانیکی کروشه هایی است که در جدول ۲-۱ نشان داده شده است. آلیاژهایی که در این کروشه ها جمع شده اند، تا اندازه ای از نظر ترکیب مشابه هستند، مثلاً، مس و آلیاژهای مس. کروشه ها نشان می دهند که در اثر کاربردهای عملی خطر کمی برای خوردگی گالوانیکی زوج های فلزات و آلیاژهایی که در یک کروشه خاص قرار دارند، وجود دارد. این بخاطر نزدیکی اینها بهم دیگر در جدول می باشد، و در نتیجه پتانسیل بوجود آمده بین آنها چندان قابل توجه نحواهد بود. در این جدول نیز هر چه دو فلز از یکدیگر دورتر باشند، اختلاف پتانسیل بین آنها بیشتر خواهد بود.
در صورت عدم وجود نتایج آزمایشات در یک محیط خاص، سری گالوانیکی راهنمای خوبی برای اثرات احتمالی گالوانیکی می باشد. به عنوان مثال جند مورد انهدام را با استفاده از جدول ۲-۱ بررسی می کنیم. یک بدنه قایق از جنس مونل یا میخ پرچ های فولادی در اثر خوردگی سریع میخ پرچ های فولادی سوراخ شد. لوله های آلومینیوم متصل به لوله های برگشتی برنجی بشدت خورده شدند. تانک های آب گرم منازل از حنس فولاد در محل اتصال لوله های مسی به تانک سوراخ می شوند. شفت پمپ ها یا تیغه های والواها از جنس فولاد یا موارد مقاومتر خوردگی، در اثر تماس با گرافیت خورده شدند.
خوردگی گالوانیکی گاهی اوقات در محل های غیر منتظره ای اتفاق می افتد. مثلا در یک مورد، خوردگی در لبه های جلوی مدخل ورودی محفظه موتورهای جت اتفاق افتاد. خوردگی در اثر پارچه ای که روی مدخل ورودی موتور قرار داشت، اتفاق افتاده بود. برای جلوگیری از رویش قارچ و جلبک روی این پارچه، آنرا با نمک های مس آمیخته کرده بودند. آمیختن پارچه با نمک های مس برای جلوگیری از رویش قارچ جلبک، ضد آتش کردن و دلایل دیگر خیلی متداول است. نمک مس باعث آب شدن مس روی فولاد آلیاژی شده و در نتیجه فولاد بطور گالوانیکی خورده شده بود. این مسئله با استفاده از یک نایلون یا پوشش وینیلی که حاوی هیچگونه فلزی نباشد، حل شد.
این مثال ها بر این واقعیت تاکید می کنند که مهندس طراح بایستی مخصوصاً از اثرات خوردگی گالوانیکی آگاه باشد. گاهی اوقات کاربرد فلزات همجنس در تماس با یکدیگر اقتصادی است. مثلاً دیگ بخار (بویلر) با لوله های مسی و صفحه لوله چدنی یا فولادی در تماس است. در صورت وقوع خوردگی گالوانیکی، صفحه لوله ها که ضخیم و حجیم است خورده خواهد شد (در مقایسه با لوله های نازک مسی)، و بخاطر ضخامت زیاد صفحه لوله ها، عمر آنها زیاد خواهد بود. در عین حال بجای صفحه لوله های برنزی گران قیمت از صفحات چدنی با فولادی که ارزانتر هستند، استفاده شده است. در شرایطی که از نظر خوردگی شدیدتر است، مثلاض در محلول های رقیق اسیدی یا در مواردی که کمترین سرعت خوردگی باعث آلودگی و در نتیجه خساراتی به سیستم خواهد بود، ممکن است صفحه لوله ها را از جنس برنز انتخاب کنند.
پتانسیل تولید شده بوسیله یک پیل گالوانیکی که از دو فلز غیر همجنس ساخته شده است. با زمان تغییر می کند. اختلاف پتانسیل باعث جریان شده و خوردگی در الکترود اندی اتفاق می افتد. با پیشرفت خوردگی، محصولات حاصل از خوردگی یا واکنش های دیگر ممکن است روی سطح آند یا کاتد یا هر دو مجتمع نمایند و بدین ترتیب سرعت خوردگی تقلیل یابد.
درخوردگی گالوانیکی، معمولاً پولاریزاسیون واکنش احیا (پولازریزاسیون کاتدی) کنترل کننده است. چون درجه پولاریزاسیون و موثر بودن آن بستگی به فلز و آلیاژ دارد، لذا قبل از آنکه بتوان میزان خوردگی گالوانیکی را برای یک کوپل پیش بینی نمود، لازم است اطلاعاتی درباره ویژگی پولاریزاسیون آنها بدست آورد. مثلاً تیتانیم در آب دریا خیلی نجیب می‌باشد (مقاومت علی نشان می دهد) معهذا خوردگی گالوانیکی یک فلز فعالتر از مقداریست که پیش بینی می شود. دلیل آن این است که تیتانیوم بسهولت در آب دریا بصورت کاتدی پولاریزه می شود.
بطور خلاصه جدول سری گالوانیکی ویژگی های خوردگی گالوانیکی را دقیق تر از جدول emf نشان می دهد. لکن همانطور که بعداً بحث خواهد شد بایستی توجه داشت که در مورد سری گالوانیکی نیز استثنایی وجود دارد، لذا هر جا که مسکن باشد بایستی آزمایشات خوردگی در شرایط مورد نظر انجام شود.
۲-۲-۱ اثرات محیط
ماهیت وخورندگی محیط به میزان زیادی بر شدت خوردگی گالوانیکی تاثیر می گذارد. معمولا فلزی که مقاومت کمتری نسبت به محیط مورد نظر دارد، آند می شود.
بعضی وقت ها پتانسیلیک زوج گالوانیکی در یک محیط دیگر عکس می شود. جدول ۳-۱ رفتار عمومی فولاد بر روی را در محیط های آبی نشان می دهد. معمولاً هم فولاد و هم روی هر کدام به تنهایی خورده می شوند، لکن موقعی که آنها را به هم متصل می کنیم روی خورده شده و فولاد حفاظت می شود. در موارد خاصی مثل دیگ های آب گرم خانگی در درجه حرارت های بالاتر از f 180 حالت فوق بر عکس شده و فولاد آندی می شود. ظارهراً در این حالت محصولات خوردگی روی باعث نجیب تر شدن این فلز نسبت به فولاد می شوند. Haney نشان داد که در حضور یون های ممانعت کننده نظیر نیترات ها، بی کربنات ها و یا کربنات ها در آب، روی به مقدار کمی نجیب تر می گردد و پتانسیل ها بر عکس خواهد شد.
تانتال از نظر مقاومت در برابر خوردگی فلزی بسیار مقاوم است و نسبت به پلاتین و کربن آند است. لیکن پیل حاصل تنها در درجه حرارت های بالا فعال است. مثلاً در زوج تانتال – پلاتین جریان تا C110 بر قرار نمی شود و C 256 جریان حدود ma/tt 100 وجود دارد. تانتال نسبت به چدن پر سیلیسیم در اسید سولفوریک غلیظ کاتد است، لیکن جریان بین آند و به سرعت به صفر می رشد. در بالاتر از C145 قطبین پین عکس می شود تانتال را نبایستی در تماس با فلزات آندی قرار داد زیرا هیدروژن کاتدی را جذب نموده و ترد می شود.
خوردگی گالوانیکی در اتمسفر نیز واقع می شود. شدت آن بستگی به نوع و مقدار رطوبت موجود در اتمسفر دارد. مثلاً خوردگی نزدیک سواحل دریا بیشتر از اتمسفر خشک می باشد. کندانس بخار در نزدیک ساحل دریا حاوی نمک است و لذا هادی‌تر و خورنده تر است و در رطوبت و درجه حرارت یکسان نسبت به کندانس در یک ناحیه دور از دریا الکترولیت بهتری است. آزمایشات اتمسفری در نقاط مختلف نشان داده اند که روی (zn) در تمام موارد نسبت به فولاد آند است آلومینیم وظعیت مختلف و متغییری داشته و قلع و نیکل همواره کاتد بوده اند. موقعی که فلزات کاملاً خشک باشند خوردگی گالوانیکی اتفاق نخواهد افتاد، زیرا الکترولیتی برای حمل جریان بین سطوح الکترودها وجود دارد.
۳-۲-۱- اثر فاصله دو الکترود:
خوردگی گالوانیکی معمولاً نزدیک محل اتصال دو فلز شدید تر است و با دور شدن از این نقطه خوردگی نیز کم می شود. فاصله ای که تحت تأثیر خوردگی قرار می گیرد بستگی به مقاومت محصول دارد. با در نظر گرفتن مسیر جریان و مقاومت مدار این مسأله واضح است، در آبی با مقاومت بالا و یا کاملاً خوردگی ممکن است به صورت یک شیار باریک ظاهر گردد. خوردگی گالوانیکی از موضعی بوده آن در نزدیکی محل اتصال دو فلز به سهولت تشخیص است.
۴-۲-۱- اثر سطح
یک فاکتور مهم دیگر در خوردگی گالوانیکی اثر سطح، یا نسبت سطح کاتد به سطح آند می باشد. نسبت سطحی نا مناسب مشتمل بر کاتد بزرگ و آند کوچک است. برای یک مقدار معین جریان در پیل، دانسیته جریان برای الکترود کوچک به مراتب بزرگتر از تا دانسیته جریان برای الکترود بزرگتر، هر چه دانسیته جریان در یک منطقه آندی بزرگتر باشد، سرعت خوردگی بیشتر است خوردگی نواحی آندی ممکن است ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر از حالتی باشد که سطح آند با کاتد برابرند. شکل ۳-۱ دو مثال خوب از اثر سطح را نشان می دهد. نمونه ها، صفحات پرچ شده مسی و فولادی هستند که هر دو در یک زمان به مدت ۱۵ ماه در آب دریا قرار گرفته اند. در سمت چپ صفحات فولادی با میخ پرچ های مسی، و در طرف راست صفحات مسی با میخ پرچ های فولادی قرار دارند. مس نسبت به فولاد در آب دریا، فلز نجیب تر یا مقاوم تر در برابر خوردگی است. صفحات فولادی در سمت چپ قدری خورنده شده اند، لیکن اتصال حاصل از میخ پرچ ها هنوز قوی است. نمونه سمت راست دارای نسبت سطحی نا مناسبی است میخ پرچ های فولادی که در تماس با سطح بزرگ کاتدی قرار دارد خیلی بیشتر است.
تخلف از اصل ساده فوق غالباً منجر به خسارات زیادی می گردد. به عنوان مثال در یک کارخانه در طی یک برنامه عظیم توسعه چند صد تانک بزرگ نصب گردید. اگر تانک های قدیمی را از فولاد معمولی می ساختند و با یک رنگ فنلی پخته شده قسمت داخلی را پوشش می دادند. محلولی که در تانک، اثر خوردنگی کمی روی فولاد داشت.
لکن آلوده شدن محصول مسأله مهمی بود. این پوشش در قسمت کف خساراتی متحمل می شود که اکثر در اثر ضربات مکانیکی بود و لذا هر چند وقت یک بار بایستی پوشش کف معمولی که فولاد زنگ نزن ۸-۱۸ روکش شده بود ساخته شد. دیواره ها و سقف تانک از فولاد معمولی ساخته شده و به وسیله همان رنگ فنلی پوشش داده شده، شکل ۴-۱ و پوشش را تا اندکی روی فولد زنگ نزن در قسمت زیر خط جوش ادامه داده اند.
چند ماه بعد از آغاز به کار کارخانه جدید، تانک ها یکی بعد از دیگری شروع به سوراخ شدن در قسمت دیواره ها نمودند. اکثر سوراخ ها در یک باند به پهنای ۲ اینچ در بالای خط جوش واقع می شدند. بعضی از تانک های تمام فولادی قدیمی از نقطه نظر سوراخ شدن دیواره ها، ۱۰ تا ۲۰ سال بدون کوچکترین دردسر عمر کرده بودند.
توجیه و علت مسأله فوق به قرار زیر است: به طور کلی پوشش های رنگی قابل نفوذ بوده و ممکن است دارای نواقصی باشند مثلاً این رنگ فنلی پخته شده حتی در مقابل آب دریا که دو بار تقطیر شده از بین می رود. سوراخ شدن تانک های جدید ناشی از نسبت سطح کاتد به آند نامناسب می باشد. آندهای کوچکی که روی ورقه های فولادی دیواره بوجود آمده بود، در تماس الکتریکی با سطح بزرگ فولاد زنگ نزن بوده و باعث ایجاد سرعت های بالای خوردگی در حدود mpy 100 شده است.
۵-۲-۱- جلوگیری:
روش هایی برای مبارزه یا حداقل نمودن خوردگی گالوانیکی وجود دارد. بعضی وقت ها یکی از این روش ها کافی است، لیکن بعضی مواقع ممکن است یک یا چند تا از این روش ها لازم باشد. این روش ها به شرح زیر می باشند:
۱- در صورت نیاز به کاربرد فلزات غیر همجنس حتی الامکان سعی کنید که موقعیت آنها در جدول گالوانیکی به یکدیگر نزدیکتر باشد.
۲- از نسبت سطحی نامطلوب، آند کوچک و کاتد بزرگ، بپرهیزید. قطعات کوچک مثل پیچ و مهره ها یا میخ پرچ ها برای نگه داشتن فلزات فعال تر به یکدیگر مناسب هستند.
۳- فلزات غیر همجنس هر جا که ممکن ات از یکدیگر عایق سازید و در صورت امکان بایستی اجزائ را کاملاً عایق بندی کرد. یک اشتباه متداول در این زمینه در اتصالات پیچی همچون فلانچ ها می باشد. بعنوان مثال می توان به اتصال لوله و والر به یکدیگر اشاره کرد. بطوریکه لوله از جنس فولاد و یا سرب و والو ار مواد دیگری انتخاب گردد.
در این حالت برای عایق کردن دو قسمت از واشر با کلیتی در زیر پیچ و مهره ها استفاده می گردد ولی باز هنوز بدنه پیچ ها با فلانچ در تماس است. برای حل این مسئله هم ماه واشر از تیوب های پلاستیکی بر روی بدنه پیچ ها استفاده می گردد. بطوری که پیچ ها کاملاً از فلانج ها مجزا گردند. شکل ۵-۱ نحوه صحیح عایق کردن در یک اتصال با پیچ را نشان می دهد. نوار پیچی و رنگ، مقاومت الکتریکی مدار را زیاد می کنند و راه حل های دیگری می باشند.
۴- پوشش ها را البته با احتیاط بکار ببرید. از حالات شبیه آنچه که در رابطه با شکل ۴-۱ گفته شد، پرهیز نمائید. پوشش را بخوبی تعمیر کنید، مخصوصاً پوشش روی نواحی آندی.
۵- در صورتیکه ممکن باشد برای کم کردن خوردگی محیط، از ممانع کننده استفاده کنید.
۶- در باره موادی که در جدول گالوانیکی دور از یکدیگر قرار دارند، از اتصالات پیچ و مهره ای پرهیز نمائید. همانطور که در شکل ۵-۱ نشان داده شده است. قسمتی از ضخامت موثر جداره فلز در مرحله پیچ سازی برداشته می شود. به علاوه، مایعات کندانس شده یا رطوبت کندانس شده، می تواند در شیارهای پیچ تجمع پیدا کند و همان جا باقی بماند.
اتصال زرد، جوش با استفاده از یک از یک آلیاژی که حداقل نسبت به یکی از دو فلز تحت اتصال نجیب تر باشد، ارجحیت دارد. استفاده از الکترود همجنس با فلز زمینه ای که جوشکاری در آن صورت می گیرد مطلوب تر است.
۷- قسمت های آندی را طوری طراحی کنید که به سهولت قابل تعویض باشند. با آنها را ضخیم تر انتخاب کنبد تا عمر بیشتری داشته باشد.
۸- به اتصال های گالوانیکی، فلز سومی که نسبت به دو فلز قبلی آند باشد متصل نمائید.
۳-۱ خوردگی شیاری
اکثرا در شیارها و نواحی دیگری روی سطح فلز که حالت مرده دارند و در معرض محیط خورنده قرار دارند، خوردگی موضعی شدیدی اتفاق می افتد. این نوع خوردگی معمولاً هر ماه یا حجم های کوچک محلول ها یا مایعات که در اثر وجود سوراخ، سطوح واشرها، محل روی هم قرار گرفتن دو فلز رسوبات سطحی و شیارهای زیر پیچ، مهره ها، و یمخ پرچ ها ساکن شده اند یا به اصطلاح حالت مرده پیدا کرده اند، می باشد در نتیجه این نوع خوردگی را خوردگی شیاری یا گاهی اوقات خوردگی لکه ای یا واشری نیز می نامند.
۱-۳-۱- فاکتورهای محیطی
مثال هایی از رسوباتی که ممکن است باعث خوردگی شیاری، (یا خوردگی لکه ای) بشوند عبارتند از: ماسه، کثافات، محصولات خوردگی و جامدات دیگر. رسوب بعنوان یک مانع عمل می کند و در زیر آن محلول بصورت ساکن در می آید. رسوبات می توانند محصولات خوردگی نیز باشند. شکل ۷-۱ خوردگی شیاری یک کویل حرارتی از نقره خالص را بعد از فقط چند ساعت کار نشان می دهد. جامدات معلق ناحلول روی سطح کویل راسب شده و در مثال حاضر باعث خوردگی نشان داده شده گردیده است. جداره داخلی تانک با روکش نقره هیچگونه اثری از خوردگی نشان نداده زیرا در این نواحی رسوبی بوجود نیامده است.
تماس بین سطوح فلز و غیر فلز نیز می تواند باعث خوردگی شیاری گردد. این حالت در مورد بعضی واشرها پیش می آید. مثال هائی از این گونه واشرها که می توانند باعث این نوع خوردگی گردند عبارتند از چوب، پلاستیک، لاستیک، شیشه، بتن، آزبست، موم و پارچه. شکل ۸-۱ مثلا خوبی از خوردگی شیرای در فصل مشترک واضر با فولاد زنگ نزن می باشد. داخل لوله مقدار ناچیزی خورده شده است.
فولادهای زنگ نزن خصوصاً مستعد به خوردگی شیاری هستند. مثلاً یک ورقه فولاد زنگ نزن ۸-۱۸ را می توان با قرار دادن یک کش لاستیکی به دور آن و سپس فرو بردن آن در آب دریا از وسط به دو نیم کرد. خوردگی شیاری در محل تماس لاستیک و فلز شروع شده و پیشروی می کند.
برای عمل کردن بعنوان یک محل خوردگی، شیار بایستی باندازه کافی باز باشد تا مایع بتواند داخل آن شود، لکن بایستی آنقدر نیز باریک باشد تا یک منطقه ساکن محلول بوجود آورد. بدین دلیل است که خوردگی شیاری معمولاً در شیارهایی با دهانه هائی به عرض چند هزارم اینچ یا کمتر اتفاق می افتد.
این نوع خوردگی بندرت در شیارهای بازتر (مثلا به عرض حدود۳ میلیمتر) اتفاق می افتد و اشرهای الیافی که دارای خاصیت جذب آب می باشد، تشکیل یک محلول کاملا ساکن روی سطح فلاج داده و شرایط تقریبا ایده آلی را برای خوردگی شیاری فراهم می آورند.
۲-۳-۱ مکانیزم
تا همین اواخر، عقیده بر آن بود که خوردگی شیاری صرفا در اثر اختلاف غلضت یون فلز یا اکسیژن بین داخل شیار و محیط اطرافش می باشد. در نتیجه اصطلاح خوردگی پیل غلضتی نیز برای مشخص کردن این نوع خوردگی بکار رفته است. مطلاعات جدیدتر نشان داده است که اگر چه اختلاف غلضت یون فلز و اکسیژن در خوردگی شیاری وجود دارد، لکن علل اساسی و اصلی این نوع خوردگی نیستند بذای نشان دادن مکانیزم خوردگی شیاری، ییک اتصال پرچ شده از فلز M (مثل آهن یا فولاد ) را که در آب دریا قرار دارد، در نظر بگیرید (۷ ,( PH=شکل ۹-۱ واکنش کلی مشمل بر انحلال فلزM و احیاء اکسیژن به یونهای هیدروژن کسیل به هیدروکسی می باشد.
M→M ++e – (۱-۱) اکسیداسیون
(۲-۱) O2+2H2O+4e–→۴OH– احیاء
ابتدا واکنشها بطور یکنواخت روی تمام سطح واقع می شوند، از جمله داخل شیار اصل بقابار الکتریکی در فلز و داخل محلول برقرار است. هر الکترونی که در اثر تشکیل یون فلز به وجود می آیدسرعت
مقاله مطالعه و بررسی دلایل خوردگی در خطوط لوله حمل نفت
