دانلود پایان نامه تحلیل لرزه ای لوله های انتقال دارای خوردگی و روش های مقاوم سازی آنها

پایان نامه تحلیل لرزه ای لوله های انتقال دارای خوردگی و روش های مقاوم سازی آنها پایان نامه تحلیل لرزه ای لوله های انتقال دارای خوردگی و روش های مقاوم سازی آنها

دسته بندی	عمران
فرمت فایل	doc
حجم فایل	3971 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	311

پایان نامه تحلیل لرزه ای لوله های انتقال دارای خوردگی و روش های مقاوم سازی آنها

 چکیده

با توجه به وسعت و گستردگی خطوط لوله انتقال ، خطرات ناشی از بروز زلزلـه و خـوردگی، بـه عنـوان دو عامل مهم تاثیر گذار در طول مسیر،  لوله ها را تهدید می نماید. دراین تحقیق ، ابتـدا رفتـار لـرزه ای یـک خط لوله با مدل سازی سه بعدی و تحلیل لرزه ای تاریخچه زمانی ، با در نظر گرفتن اندرکنش خاک - لوله و تاخیر فاز موج زلزله ، مورد بررسی قرار می گیرد، سپس بر مبنـای مـاکزیمم کـرنش محـوری پلاسـتیک ایجاد شده ، قطعه بحرانی مشخص گشته و با مدلـسازی مجـدد ایـن قطعـه و بـا اسـتفاده از روش اجـزای محدود، اثر چند حالت مختلف خوردگی یکنواخت (از طریق کاهش ضخامت و کاهش مـدول الاستیـسیته لوله به میزان ۲۰% ،۳۰% و۴۰%) و همچنین یک حالت خوردگی موضعی ، بر لوله مـورد نظـر مـورد بررسـی قرار می گیرد. سپس قطعه دچار خوردگی با استفاده از پوشـش FRP بـه عنـوان یـک روش نـوین مقـاوم سازی، مدل سازی وتحلیل شده تا نقش خوردگی بر رفتار لرزه ای لوله های مدفون ، مشخص شده و تـاثیر مقاوم سازی در بهبود عملکرد آنها مشخص گردد.  نتایج تحلیل هـا، حـاکی از آن اسـت کـه خـوردگی در حالات مختلف ، تاثیر مستقیمی بر افزایش مقادیر تنش و کرنش ایجاد شده در المـان هـای لولـه ناشـی از نیروی زلزله ، دارد که این مساله ، در مورد لوله های انتقال قابل توجه می باشد. همچنین نتایج تحلیل لوله تحت نیروهای زلزله پس از مقاوم سازی با FRP، نشان دهنده بهبود عملکرد آن (کاهش تـنش و کـرنش ) می باشد. 

مقدمه

امروزه لوله های انتقال آب ،گاز و نفت جزئی از شریان های حیاتی می باشند و توجه به سیستم های انتقال آب به عنوان جزء جدایی ناپذیر زندگی انسان وخطوط لوله انتقال نفت وگاز به منظور تامین انرژی ، امری ضروری به نظر می رسد. لوله های انتقال به علت گستردگی و گذر از یک ناحیه جغرافیایی وسیع ممکن است به طور همزمان با خطرات بسیاری مواجه شوند. اقتصاد ایران در حال حاضر و برای چندین دهه متکی بر نفت و فرآورده های آن خواهد بود و از طرف دیگر ایران سرزمینی لرزه خیز است و احتمال وقوع زلزله هایی با قدرت زیاد در آن قابل پیش بینی می باشد، علاوه بر این با توجه به قدمت طولانی خطوط لوله در ایران که عمر برخی از لوله ها به بیش از٥٠ سال می رسد و در نظرگرفتن شرایط اقلیمی کشور و تجمع خطوط لوله در قسمت های جنوبی وغربی کشور که جزء محیط های مهاجم و آسیب رسان محسوب می شوند، یکی از علل عمده خرابی لوله ها، مساله خوردگی آنها می باشد. 

قسمتی از متن

میزان و نوع حرکت گسل عامل مهمی در طراحی می باشد. گسلهای سطحی ممکن است بصورت جابه جایی های صفحه این ناگهانی دیده شوند که مقدار جابه جایی آن تا ۷ متر نیز می رسد. جابه جایی افقی حدود ۱۰ متر نیز پس از زلزله هایی با بزرگی بالای ۸ دیده شده است . مقدار جابه جایی سطحی ، به عوامل متعددی بستگی دارد ولی معمولاً تابعی از نوع گسل ، اندازه زلزله ، عمق کانونی و زمین شناسی منطقه می باشد. فرمولهای تجربی بسیاری برای پیش بینی مقدار جابه جایی با استفاده از مشاهدات گذشته ارائه شده است (١٩٨٢ ,١٩٧٠ ,Bonilla ;١٩٧٧ ,Slemmons).

حرکت گسل لزوماً محدود به یک صفحه یا پهنه گسل نمی گردد بلکه ممکن است در فواصل قابل ملاحظه ای از رد اصلی گسل اتفاق افتد. گسیختگی های سطحی ناشی از گسلش توسط Bonilla در

۱۹۶۷ به سه دسته یا پهنه رده بندی شده است .

پهنه I شامل بزرگترین جابه جایی ، طول و پیوستگی برای یک زلزله داده شده می باشد.

پهنه II مشتمل است بر گسلهای شاخه ای ، که به گسل اصلی متصل و یا از آن منشعب می گردند.

گسلهای ثانویه که پهنه III را تشکیل می دهند هیچگونه اتصال سطحی با گسلهای اصیل یا گسلهای شاخه ای ندارند. بطوریکه Bonilla بیان می نماید بیش از نصف گسلشهای تاریخی در شمال آمریکا ناشی از گسلهای فرعی بوده است . او داده هایی در مورد گسلهای شاخه ای و ثانویه که تغییر مکانهایی به بزرگی

۱۰ تا ۲۰% حرکت گسل اصلی در فواصل ۵ تا ۱۵ کیلومتر از آن داشته اند را ارائه می نماید. در فواصل کمتر از ۳ کیلومتر از گسل اصلی ، حرکات فرعی با تناسب معکوس با فاصله از گسل اصلی بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابند.[ ۸] 

فهرست مندرجات

عنوان                                                                                                                    صفحه

تقدیم  ................................................................................................    ت

 سپاسگذاری  ............................................................................................. ث

فهرست مندرجات ........................................................................................................................ج

 فهرست اشکال .......................................................................................... . ر

فهرست جداول ..........................................................................................................................ض

 چکیده ....................................................................................................١

مقدمه ..................................................................................................................................... ۲

فصل اول - کلیات ........................................................................................................................ ۴

۱-۱- هدف .............................................................................................................................. ٥

۱-۲- پیشینه تحقیق ................................................................................................................... ۶

۱-۳- روش کار و تحقیق .............................................................................................................. ٩

فصل دوم -  انواع لوله ها و علل خرابی آنها  ..................................................................................... ۱۱

۲-۱- مقدمه ........................................................................................................................... ١٢

۲- ۲- دسته بندی خطوط لوله ..................................................................................................... ١٢

۲-۲-۱- خطوط لوله مدفون و نیز روی زمینی ............................................................................... ١٢

۲-۲-۲- خطوط لوله با اتصالهای صلب و یا انعطاف پذیر.................................................................... ١٣

۲-۲-۳- لوله های صلب و لوله های انعطاف پذیر ............................................................................ ١٣

۲-۲-۴- خطوط لوله تحت فشار و تحت جریان ثقلی ........................................................................ ١٤

۲-۳- بارهای وارده بر لوله های مدفون ............................................................................................ ١٤

۲-۴- علل عمده خرابی لوله ها ..................................................................................................... ١٥

۲-۴-۱- زمین لرزه و اثر آن بر لوله های انتقال .............................................................................. ١٦

۲-۴-۱-۱- آثارغیر مستقیم زلزله (گسیختگی زمین ) ................................................................... ١٦

۲-۴-۱-۱-۱- گسلش .................................................................................................... ١٧

۲-۴-۱-۱-۲- زمین لغزشها ............................................................................................. ١٩

۲-۴-۱-۱-۳- تغییر مکانهای ناشی از روانگرایی ...................................................................... ٢٢

۲-۴-۱-۱-۴- چگالش ................................................................................................... ٢٦

۲-۴-۱-۱-۵- ترکهای زمین ............................................................................................ ٢٦

۲-۴-۱-۲-آثار مستقیم زلزله (رفتار لوله ها در برابر ارتعاش های ناشی از امواج زلزله )............................ ٢٦

۲-۴-۱-۲-۱-  انواع موج و ویژگی آنها ................................................................................ ٢٩

۲-۴-۱-۲-۲- اندرکنش خاک ـ خط لوله ............................................................................. ٣١

۲-۴-۱-۲-۳-  بررسی تغییرات شکل موج ............................................................................ ٥١

۲-۴- ۲- خوردگی در لوله ها ................................................................................................... ٥٣

۲-۴-۳- عیوب و درزهای حین اجرا در اثر عدم اجرای مناسب مانند برخورد تجهیزات ................................ ٥٤

۲-۵- روش های بهسازی و تعمیر لوله های انتقال ............................................................................... ٥٤

۲-۵-۱- استفاده از لوله های ساخته شده از مواد کامپوزیت به جای لوله های فولادی ................................. ٥٥

۲-۵-۲- استفاده از دورپیچ های FRP برای تعمیر و بهسازی لوله ها .................................................... ٥٦

۲-۵-۲-۱- مواد تشکیل دهنده دورپیچ های FRP و ویژگی های آنها ............................................... ٥٧

۲-۵-۲-۱-۱- الیاف (Fiber).......................................................................................... ٥٨

۲-۵-۲-۱-۲- رزین ها (Resins)..................................................................................... ٦٠

۲-۵-۲-۱-۳- پرکننده (Filler)....................................................................................... ٦٠

۲-۵-۲-۲- مزایای استفاده از FRP در بهسازی و تعمیر لوله ها ...................................................... ٦٣

۲-۵-۲-۳- انواع ورقه های کامپوزیتی رایج ............................................................................... ٦٤

۲-۵-۲- ۳-۱- کلاک اسپرینگ Clock Spring .................................................................. ٦٤

۲-۵-۲-۳-۲- سیستم استرانگ بک  Strong Back.............................................................. ٦٥

۲-۵-۲-۳-۳- آرمور پلیت Armor Plate .......................................................................... ٦٧

۲-۵-۳- نصب یک پوشش صفحه فولادی بر روی قطعه آسیب دیده ...................................................... ۶۷

۲-۵-۴- روش های داخلی تعمیر و بهسازی لوله ها ......................................................................... ٦٨

فصل سوم - معرفی مدل مورد مطالعه و نحوه تحلیل و ارزیابی مدل ...................................................... ۶۹

 ۳-۱- مقدمه .......................................................................................................................... ۷۰

۳-۲- مشخصات کلی مدل و فرضیات مدلسازی ................................................................................. ٧٠

۳-۲-۱-مشخصات خط لوله و شرایط تکیه گاهی دو سر آن ................................................................ ٧٠

۳-۲-۲- مشخصات خاک و مدلسازی آن ...................................................................................... ٧١

۳-۲-۲-۱- محاسبه مولفه قید محوری (طولی ) ........................................................................... ٧٢

۳-۲-۲-۲- محاسبه مولفه قید افقی جانبی ............................................................................... ٧٣

۳-۲-۲-۳- محاسبه مولفه قید قائم ........................................................................................ ٧٦

۳-۲-۳- معرفی شتاب نگاشت های مورد استفاده ............................................................................ ٧٨

۳-۲-۴- فرضیات مدل جهت اعمال تاخیر فاز در برابر ارتعاشات ناشی از امواج زلزله ................................... ٨٢

۳-۳- نحوه مدلسازی خوردگی و مقاوم سازی قطعه لوله ....................................................................... ٨٤

۳-۳-۱- خوردگی یکنواخت ..................................................................................................... ٨٥

۳-۳-۲- خوردگی موضعی ....................................................................................................... ٨٦

۳-۳-۳- مقاوم سازی لوله خورده شده با پوشش FRP..................................................................... ٨٧

۳-۴- معرفی المان های مورد استفاده در نرم افزار Ans s و قابلیت های هریک از آن ها................................ ٨٨

۳-۴-۱- المان تیر سه بعدی Beam24...................................................................................... ٨٨

۳-۴-۱-۱- خلاصه ورودی های Beam24 ............................................................................... ٨٩

۳-۴-۱-۲- خلاصه خروجی های المان Beam24....................................................................... ۸۹

۳-۴-۲- المان فنر غیر خطی ٣٩ Combin................................................................................. ٨٩

۳-۴-۲-۱- خلاصه ورودی های المان Combin39.................................................................... ٩٠

۳-۴-۲-۲- خلاصه خروجی های المان ٣٩ Combin................................................................. ٩١

۳-۴-۳- المان پوسته ای Shell43 ........................................................................................... ٩١

۳-۴-۳-۱- خلاصه ورودی های المان ، Input Summar............................................................ ٩٢

۳-۴-۳-۲- خلاصه خروجی های المان ،  Output Summar....................................................... ٩٢

۳-۴-۴- المان سازه ای لایه ای غیر خطی Shell91....................................................................... ٩٣

۳-۴-۴-۱- خلاصه ورودی های المان ، Input Summar............................................................ ٩٤

۳-۴-۴-۲- خلاصه خروجی های المان ،  Output Summar....................................................... ٩٤

فصل چهارم -  نتایج آنالیز لرزه ای خط لوله در حالت سالم ، دارای خوردگی و مقاوم سازی شده ..............۹۶

 ۴-۱-مقدمه ............................................................................................................................٩٧

۴-۲- نتایج حاصل از تحلیل لرزه ای سه بعدی تیر بر بستر الاستوپلاستیک ................................................. ٩٧

۴-۲-۱- بررسی تاثیر شرایط تکیه گاهی دو سر خط لوله ................................................................... ٩٧

۴-۲-۲- بررسی اثر تاخیر فاز موج زلزله در خط لوله ...................................................................... ١١٠

۴-۲-۳- نتایج تحلیل لرزه ای خط لوله ...................................................................................... ١٢٢

۴-۲- نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی قطعه بحرانی لوله در حالت سالم ،خورده شده .....................................١٤١

۴-۲-۱- نتایج بررسی خوردگی یکنواخت در لوله .......................................................................... ١٤٧

۴-۲-۱-۱- با استفاده از کاهش مدول الاستیسیته ..................................................................... ١٤١

۴-۲-۱-۲- اعمال خوردگی با استفاده از کاهش ضخامت لوله ........................................................ ١٤٧

۴-۲-۲- نتایج بررسی خوردگی موضعی در لوله ............................................................................ ١٥٣

۴-۳- نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی قطعه خورده شده لوله در حالت مقاوم سازی شده ...............................١٥٥

۴-۳-۱- نتایج مقاوم سازی لوله دارای خوردگی یکنواخت با %20=w توسط پوشش FRP ...................... ١٥٥

۴-۳-۲- نتایج مقاوم سازی لوله دارای خوردگی یکنواخت با %30=w توسط پوشش FRP ...................... ١٥٧

۴-۳-۲- نتایج مقاوم سازی لوله دارای خوردگی یکنواخت با %40=w توسط پوشش FRP ...................... ١٥٩

فصل پنجم - نتیجه گیری و پیشنهادات   ......................................................................................۱۶۲

۵-۱-مقدمه ...........................................................................................................................١٦٣

۵-۲- جمع بندی نتایج حاصل از تحلیل .........................................................................................١٦٣

۵-۳- پیشنهادات ....................................................................................................................١٦٥

منابع و مراجع ........................................................................................................................١٦٦

دانلود پایان نامه بررسی دو نوع خوردگی، خوردگی بین دانه‌ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ ‌نزن استیلی

پایان نامه بررسی دو نوع خوردگی، خوردگی بین دانه‌ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ ‌نزن استیلی پایان نامه بررسی دو نوع خوردگی، خوردگی بین دانه‌ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ ‌نزن استیلی در 78 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	2492 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	78

پایان نامه بررسی دو نوع خوردگی، خوردگی بین دانه‌ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ ‌نزن استیلی در 78 صفحه ورد قابل ویرایش 

چکیده

این تحفیق در دو بخش ، بخش اول به بررسی خوردگی بین دانه ای¹ و دیگری به خوردگی توام با تنش²  در فولادهای زنگ نزن پرداخته شده است .اینکه پدیده حساس شدن چیست  و چه عواملی سبب حساس شدن فولاد می شوند مورد بررسی قرار گرفته است . همچنین به برخی از راههای عمومی پیشگیری از مستعد شدن فولادها برای خوردگی بین دانه ای اشاره شده است. در مورد خوردگی تنشی هم فاکتورهای اثر گذار در این پدیده آورده شده است . در پایان هربخش تحقیقات انجام گرفته در آن زمینه مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج آنها جمع بندی[1] شده است.

فهرست مطالب

عنوان	صفحه
چکیده	الف
فهرست	ب و ج
1-مقدمه	1
1-1- تعریف خوردگی	2
1-2- خوردگی الکترو شیمیایی	3
1-3- خوردگی یکنواخت و موضعی	4
1-4- اثر جوشکاری بر خوردگی	6
1-5- پدیده های متالورژیکی ناشی از جوشکاری	7
1-5-1- تغییرات فازی و جدایش	8
1-6- خوردگی بین دانه ای	10
1-7- خوردگی بین دانه ای فولادهای زنگ نزن اوستنیتی در اثر جوشکاری	12
1-8- عوامل موثر بر خوردگی بین دانه ای	17
1-8-1-  ترکیب شیمیایی و ریز ساختار	18
1-8-2- تاریخچه حرارتی	26
1-8-3- تنش وتغییر شکل پلاستیک	29
1-8-4- اثر محیط	30
2- روشها و پارامترهای جوشکاری به منظور اجتناب از خوردگی بین دانه ای	37
2-1- دامنه کاربرد روشهای جوشکاری پیشنهادی	37
2-2- اثر فرآیند جوشکاری وشرایط جوشکاری در وقوع حساسیت	38
2-3- رابطه بین انرژی جوش حساس کننده وحساسیت به خوردگی بین دانه ای	42
3-جنبه های متالورژیکی Knife Line Attack  در فولادهای زنگ نزن تثبیت شده	45
3-1- خوردگی KLA در فولادهای زنگ نزن تثبیت شده	45
3-2- خصوصیات KLA	46
3-3- آنالیز دلایل KLA	49
3-4- KLA در اتصالات جوشکاری شده در فولادهای زنگ نزن	59
4- خوردگی توام با تنش	62

عنوان	صفحه
4-1- شکل ترکها	64
4-2- طبقه بندی مکانیزمها	65
4-2-1- مکانیزمهای متالورژیکی	66
4-2-2- مکانیزمهای حل شدن	66
4-2-3- مکانیزمهای هیدروژن	67
4-2-4- مکانیزمهای مکانیکی	68
4-3- روشهای جلوگیری	68
5- نتیجه گیری	71
6- مراجع	73

1-مقدمه

فولادهای زنگ‌نزن اوستنیتی به علت دارا بودن خواص مکانیکی مناسب و مقاومت عالی به خوردگی، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارند. اگر چه حالت کارشده (Wrought) این فولادها، مقاوم به خوردگی است، اما حالت جوشکاری شده آن ممکن است مقاوم به خوردگی نباشد. سیکل حرارتی ناشی از جوشکاری و یا عملیات حرارتی تنش‌زدایی که بر فولاد اعمال می‌شود، ممکن است باعث رسوب فاز کاربید کروم در مرز دانه‌های فولاد، در منطقه متأثر از جوش بشود. نتیجه این فرایند، کاهش غلظت عنصر کروم در مناطق چسبیده به رسوبها است که ممکن است این اختلاف غلظت در ترکیب شیمیایی، باعث از دست رفتن مقاومت فولاد به خوردگی بشود و فولاد به نوعی خوردگی به نام "خوردگی بین دانه‌ای" حساس بشود. اگر فولاد تحت این شرایط، در محیط سرویس قرار بگیرد، مناطق حساس شده، خورده می‌شوند و در نهایت، قطعه دچار شکست ناشی از خوردگی خواهد شد.

طبق آمارهای موجود، سهم عمده‌ای از شکست قطعات در صنایع، شکست ناشی از خوردگی می‌باشد که قسمتی از آن نیز به خوردگی بین دانه‌ای مربوط می‌شود. در نتیجه، با توجه به اهمیت موضوع، هنگام انتخاب فولاد، باید از مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای فولاد مورد نظر، بعد از اتمام پروسه‌های ساخت، اطمینان حاصل نمود.

خوردگی بین دانه‌ای، اولین بار حدود 75 سال پیش شناخته شد. از آن موقع به بعد، تحقیقات فراوانی به منظور شناخت بهتر این پدیده و روشهای جلوگیری از آن صورت گرفت. در طول این مدت، در عملیات تولید فولاد و روشهای جوشکاری آن، تغییرات قابل ملاحظه‌ای اتفاق افتاده است. با این همه، کماکان این سئوال مطرح است که هم اکنون نیز در استفاده از این فولادها، با پدیده خوردگی بین دانه‌ای روبرو می‌شویم یا خیر؟

نتیجه تحقیقات فراوان انجام شده در سالیان گذشته و یافته‌های محققان در زمینه مقابله با این پدیده در این گزارش آورده شده است. شرایط ترکیب شیمیایی، روشهای جوشکاری، عملیات حرارتی و شرایط محیطی که تحت آن خوردگی بین دانه‌ای می‌تواند اتفاق بیفتد، مشخص شده و روشهای جوشکاری برای حداقل کردن این پدیده، معرفی شده است.  

          قسمتی از این گزارش به پدیده Knife Line Attack و مکانیزم تشکیل و روش‌های جلوگیری از آن اختصاص دارد. Knife Line Attack  نیز نوعی خوردگی موضعی است که مکانیزم آن با مکانیزم خوردگی بین دانه‌ای تفاوت دارد و در فولادهای تثبیت شده اتفاق می‌‌افتد، ولی به علت شباهت به خوردگی بین دانه‌ای، در بعضی مراجع، نوعی از خوردگی بین دانه‌ای در نظر گرفته می‌شود.

1-1-   تعریف خوردگی

به تغییراتی که در نتیجة واکنش‌های شیمیایی یا الکتروشیمیایی مواد با محیط اطراف آنها ایجاد شده و باعث تخریب تدریجی قطعات می‌شود، خوردگی گفته می‌شود. خوردگی، یک واکنش نامطلوب است که سبب جدا شدن تدریجی اتمها از سطح قطعات و تخریب آنها می‌شود که در نهایت باعث شکست قطعه شده و خساراتی را بوجود می‌آورد ]1[.

سرعت فعل و انفعالات خوردگی به عواملی مانند درجه حرارت و غلظت محیط اثرکننده بستگی دارد. البته عوامل دیگری نیز مانند تنش مکانیکی (Stress) و فرسایش (Erosion) می‌تواند به خوردگی کمک کند ]1[.

پدیده خوردگی، در اغلب فلزات و آلیاژهای آنها ظاهر می‌شود زیرا اغلب فلزات و آلیاژها تمایل به ایجاد ترکیباتی با اتمها یا مولکولهایی از محیط اطراف خود که تحت شرایط موجود از لحاظ ترمودینامیکی پایدار است، دارند. فقط تعداد کمی از فلزات مانند طلا یا پلاتین، تحت شرایط معمولی پایدار هستند و تمایلی به ایجاد واکنش با محیط اطراف ندارند ]1[.

در ادامه این فصل به تشریح برخی از خوردگی‌های مرسوم پرداخته می‌شود.

1-2-  خوردگی الکتروشیمیایی

متداولترین نوع خوردگی، خوردگی الکتروشیمیایی است. این نوع خوردگی غالباً در محیط آبی که شامل یونهای نمک محلول است رخ می‌دهد. بنابراین آب حاوی یونها، از مایعات الکترولیتی محسوب می‌شود که محیط مناسبی برای انجام بیشترین واکنشهای خوردگی است. برای درک بهتر خوردگی الکتروشیمیایی، در ذیل، به تشریح واکنشهای الکتروشیمیایی پرداخته می‌شود ]1[.

موقعی که قطعة فلزی، در مایع الکترولیتی (مانند HCl) قرار گیرد، اتمهای فلز در اسید حل می‌شوند یا به عبارتی، توسط اسید خورده می‌شوند. بدین صورت اتمهای فلز طبق واکنش ، به صورت یون، از فلز جدا می‌شوند و داخل الکترولیت قرار می‌گیرند. به این ترتیب مدار الکتریکی در سیستم (بین فلز و الکترولیت) برقرار می‌شود. مطابق شکل 1-1 این سیستم دارای 4 جزء است:

1-   آند: الکترونها را به مدار داده و یونهای فلزی از آن جدا می‌شوند و آند زنگ می‌زند.

2-   کاتد: الکترونها را می‌گیرد.

3-   اتصال الکتریکی: به منظور جریان الکترونها از آند به سمت کاتد و ادامه واکنش بین آند و کاتد برقرار می‌شود.

4-   الکترولیت مایع: که باید با آند و کاتد در تماس باشد. الکترولیت هادی بوده و مدارالکتریکی را کامل می‌کند. الکترولیت‌ها، وسیلة حرکت یونهای فلزی را از سطح آند به سمت کاتد تأمین می‌کنند ]1[.

شکل 1‑1- اجزای یک پیل ساده الکتروشیمیایی]1[.

 بنابراین واکنشهای خوردگی الکتروشیمیایی، با واکنشهای اکسیداسیون که الکترونها را تولید می‌کند و واکنشهای احیاء که آنها را مصرف می‌کند، در ارتباط است. هر واکنش، یعنی واکنشهای اکسیداسیون و احیاء باید همزمان و با سرعت یکسان انجام شوند. واکنش زیر بصورت اکسیداسیون در آند انجام می‌گیرد به صورتی که فلز، یونیزه می‌شود :

 (1)                                     (به داخل فلز)   (به داخل الکترولیت) (در سطح فلز) برعکس، واکنش زیر که در آن فلز با گرفتن الکترون به صورت فلز اتمی آزاد می‌شود (واکنش احیاء)، واکنش کاتدی نامیده می‌شود :

(2)         (رسوب در سطح ‌خارجی‌ کاتد)  (الکترون ‌از فلز)  (یون ‌موجود در الکترولیت) 

تمایل فلزات برای خوردگی در محیط خورندة خاص متفاوت است. یکی از روشهایی که برای مقایسه تمایل فلزات برای شکل‌گیری یونهای فلز در محلولهای مایع به کار می‌رود، مقایسه پتانسیلهای اکسیداسیون یا احیای نیم پیل آنها با پتانسیل مربوط به نیم پیل یون هیدروژن به عنوان مبناست (الکترود هیدروژن استاندارد) ]1[.

1-3-  خوردگی یکنواخت و خوردگی موضعی

عنوان خوردگی موضعی، در مقایسه با خوردگی یکنواخت به کار می‌رود. خوردگی یکنواخت هنگامی اتفاق می‌افتد که شار یونهای فلزی از سطح و شار یون‌های کاتدی (روابط 1 و 2 در صفحه قبل) به سطح، در ابعاد اتمی، یکنواخت باشد. از  نقطه نظر عملی، خوردگی یکنواخت هنگامی اتفاق می‌افتد که سایتهای (sites) موضعی کاتدی و آندی، به اندازه کافی کوچک باشند و بطور یکنواخت توزیع شده باشند تا به شکست به واسطه موضعی شدن واکنش آندی منجر نشوند. در واقع، هر ناهمواری فیزیکی در سطح فلز، به تشکیل یک آند موضعی تمایل دارد مانند مرزدانه‌ها، عیوب کریستالی نظیر نابجائیها، پله‌های سطحی، فازهای متفاوت و سطح خشن ناشی از ماشینکاری، سنگ زدن، خراش و ... . همچنین صفحات کریستالی مختلف شبکه کریستالی از یک فلز، آرایش اتمی مختلف دارند و رفتار الکتروشیمیایی متفاوتی از خود نشان می‌دهند (مثلا" بعضی صفحات در محیط‌های آبی آندی‌تر می‌شوند). دانه‌های سطحی از یک فلز پلی کریستال ممکن است در معرض محیط خورنده، سرعت خوردگی متفاوتی از خود نشان دهند. اغلب اوقات این اختلاف در رفتار موضعی کوچک است و در مقیاس ماکروسکوپی خوردگی بصورت یکنواخت ظاهر می‌شود. در بعضی حالات، حمله خوردگی بسیار موضعی است و به شکست موضعی (localized failure) منجر می‌شود ]2[.

خوردگی موضعی ممکن است در اثر عوامل مختلفی اتفاق بیفتد. در مورد خوردگی مورد نظر ما، خوردگی موضعی در اثر تغییر در ترکیب شیمیایی اتفاق می‌افتدکه عبارتست از جدایش شیمیایی در نتیجه رسوب یک فاز از محلول جامدی که از نظر ترمودینامیکی ناپایدار است. تعداد زیادی از آلیاژها هنگامی که در سرویس قرار می‌گیرند و وقتی که در سرعتهای بالا سرد شده باشند، رفتار مقاوم به خوردگی از خود نشان می‌دهند. مقاومت به خوردگی فقط برای ترکیبات آلیاژی بدست می‌آید که در دمای بالا محلول جامد کاملی تشکیل دهند و این محلول جامد در سرعتهای سرد کردن عملی، باقی بماند. اگر سرد شدن خیلی آرام باشد یا به دنبال کوئنچ کردن (سرد کردن سریع) دوباره آلیاژ را تا دمای نسبتا" بالا حرارت دهیم، یک یا چند فاز از محلول جامد رسوب می‌کنند و تغییرات موضعی در ترکیب شیمیایی به واسطه تشکیل رسوب ممکن است آلیاژ را به خوردگی موضعی حساس کند. بسته به نوع آلیاژ، زمان مورد نیاز برای رسوب، ممکن است از چند ثانیه تا چند ساعت باشد. زمانهای کم در جوشکاری و زمانهای بالا در تنش‌زدایی اهمیت دارد ]2[.

 خوردگی‌های موضعی، بطور متداول در فولادهای زنگ‌نزن بویژه در فولادهای زنگ‌نزن اوستنیتی، اتفاق  می‌افتد. طبق آماری که از صنایع شیمیایی Dupont منتشر شده است، از 685 مورد شکست در خطوط لوله و تجهیزات این کارخانه در مدت 4 سال که بیشتر از90 درصد آنها از جنس فولاد زنگ‌نزن بوده‌اند، 2/55 درصد آن مربوط به خوردگی می‌باشد. همانطوریکه در جدول1-1 نشان داده شده است، قسمت عمده شکست‌های ناشی از خوردگی، به خوردگی‌های موضعی از نوع SCC، IGC، Pitting، Corrosion Fatigue و Crevice corrosion  ارتباط دارد. از این بین، حدود 6/5 درصد شکست‌ها نیز به خوردگی بین دانه‌ای مربوط می‌شود]3[.

شکل ‏3‑4- اثر Superheating اولیه بر وقوع حساسیت به خوردگی بین دانه‌ای. منحنی 1- دمای عملیات حرارتی اولیه، 1320 درجه سانتی‌گراد و منحنی 2- دمای عملیات حرارتی اولیه، 1050 درجه سانتی‌گراد]8[.

حال، این سؤال به ذهن خطور می‌کند که علت این اتفاق چیست و سؤال دیگر اینکه چرا در همه اتصالات جوشکاری شده از جنس فولادهای تثبیت شده، هنگامی که تحت عملیات حرارتی دو مرحله‌ای قرار می‌گیرند، KLA رخ نمی‌دهد.

برای تشریح این مطلب، احتیاج به در نظر گرفتن فرایندهای پیچیده‌ای نظیر تجزیه فریت، تشکیل فاز سیگما به همراه رسوب کربن، حضور تنش و نوع محیط خورنده، می‌باشد. برای بررسی KLA، می‌توان دو حالت زیر را در نظر گرفت]8[ :

1-     هنگامی که درصد کربن نسبتا" پایین است.

2-     هنگامی که درصد کربن حداکثر 06/0 درصد می باشد.

اگر درصد کربن فولاد پایین باشد، KLA، بطور پراکنده اتفاق می‌افتد. در حالتی که درصد کربن کم باشد و در فولاد عناصر تثبیت کننده اضافی وجود داشته باشد، علی‌رغم اندرکنش عناصر تثبیت کننده با کاربید، به مقدار کافی عنصر تثبیت کننده باقی می‌ماند تا با کربن موجود ترکیب شود و از رسوب کاربید کروم جلوگیری کند. پس در این حالت کروم در نواحی مرز دانه‌ها، بطور جدی و خطرناک، تهی نمی‌شود]8[. در حالتی که عناصر تثبیت کننده، ترکیبات دیگری تشکیل می‌دهند، مثلا" با گوگرد، اکسیژن و نیتروژن ترکیب می‌شوند، ضروری است که مقدار بیشتری عنصر تثبیت کننده به فولاد اضافه کنیم. در فولادهای کم کربن، نسبت تیتانیوم به کربن باید در حدود 6 به 1 باشد. و برای فولاد با 06/0 درصد کربن، نسبت تیتانیوم به کربن باید در رنج 6 تا 8 به 1 باشد. نسبت‌های بیشتر از 8 به 1 برای تیتانیوم به کربن و 12 به 1 برای نیوبیوم به کربن مفید نیست؛ زیرا این عناصر، تثبیت کننده فریت‌اند. در نتیجه افزایش آنها باعث افزایش درصد فریت در فولاد می‌شود و با افزایش درصد فریت، فاز سیگمای بیشتری می‌تواند بوجود بیاید که فاز مضری می‌باشد و می‌تواند باعت وقوع خوردگی بین دانه‌ای بشود]8[.

هنگامی که درصد عناصر تثبیت کننده تیتانیوم و نیوبیوم نسبت به کربن بالاست، حمله خوردگی KLAیی می‌تواند اتفاق بیفتد که مربوط به تشکیل فاز سیگما می‌باشد. تحقیقات نشان داده است که پس از آنیل در دمای حدود °c750 و در محیطی که باعث خوردگی در حالت ترانس پسیو (شکل 1-24 ملاحظه شود) می‌شود، KLA به مقدار زیادی مشاهده شده است. فاز سیگما بطور مخصوص در ناحیه ترانس پسیو ظاهر می‌شود. وجود فریت اضافی که در نتیجه غلظت زیاد عناصر تثبیت کننده می‌باشد، باعث تشکیل سریع فاز سیگما در محدوده حرارتی حساس کردن می‌شود. هسته‌گذاری تجزیه اولیه فریت به فاز سیگما، روی فصل مشترک فریت - اوستنیت اتفاق می‌افتد. بعد از آن، ادامه واکنش در داخل فاز فریت اتفاق می‌افتد تا اینکه تمام دانه فریت مصرف می‌شود. ساختاری که در نهایت بوجود می‌آید، شامل فاز سیگمای لایه‌ای ( Lamellar sigma phase) و اوستنیت ثانویه می‌باشد]8[.

تمام فرایند فوق به نفوذ کربن از فریت به سمت فاز سیگمای در حال رشد مربوط می‌شود. بنابراین، با این تغییر ساختار، یک تغییر در ترکیب شیمیایی موضعی اتفاق می‌افتد که در شکل 3-5 نشان داده شده است. شکل 35 اندرکنش بین عملیات حرارتی و محیط را نشان می‌دهد]8[.

دانلود تحقیق مقاومت به خوردگی برای 3 نوع فولاد میکروآلیاژی و 2 نوع فولاد ساده تقویت شده

تحقیق مقاومت به خوردگی برای 3 نوع فولاد میکروآلیاژی و 2 نوع فولاد ساده تقویت شده تحقیق مقاومت به خوردگی برای 3 نوع فولاد میکروآلیاژی و 2 نوع فولاد ساده تقویت شده

دسته بندی	مواد و متالوژی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	2757 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	78

تحقیق مقاومت به خوردگی برای 3 نوع فولاد میکروآلیاژی و 2 نوع فولاد ساده تقویت شده

بخشهایی از متن:

فهرست مطالب

عنوان ........................................................................................

چکیده...........................................................................................

فصل اول: مقدمه

1-1-تعریف  خوردگی ...........................................................................................

2-1-محیط های خورنده..........................................................................................

3-1- فولادهای کم آلیاژ...........................................................................................

1-3-1-اثرات افزودنی های میکروآلیاژ کننده ............................................................

2-3-1-انواع گوناگون فولادهای فریت -  پرلیت میکروآلیاژ شده ...............................

1-2-3-1-فولادهای میکرو آلیاژ شده وانادییم ..........................................................

2-2-3-1-فولادهای میکروآلیاژ شده نیوبیوم..............................................................

3-2-3-1-فولادهای میکروآلیاژ شده وانادییم_نیوبیوم.................................................

4-2-3-1-فولادهای میکروآلیاژ شده مولیبدن _نیوبیوم................................................

5-2-3-1-فولادهای میکروآلیاژشده وانادییم_نیتروژن................................................

6-2-3-1-فولادهای میکروالیاژشده  تیتانیوم..............................................................

7-2-3-1-فولادهای میکروآلیژ شده نیوبیوم_تیتانیوم...................................................

8-2-3-1-فولادهای میکرو آلیاژ شده تیتانیوم_وانادییم ..............................................

فصل دوم : مروری بر منابع

1-2-  خوردگی فولاد در بتن...................................................................................

2-2- روش های نمایش ‌خوردگی............................................................................

 1-2-2-  پتانسیل خوردگی ........................................................................................

2-2-2- سرعت خوردگی ماکروسل.........................................................................

3-2-2- مقاومت پلاریزاسیون .................................................................................

3-2- آزمایش های خوردگی....................................................................................

1-3-2- آزمایش های ارزیابی سریع ........................................................................

2-3-2- آزمایش Bench – Scale........................................................................

4-2- روش کار......................................................................................................

 5-2- فولاد تقویت شده .........................................................................................

6-2- آزمایش ارزیابی سریع ...................................................................................

1-6-2- ‌شرح آزمایش ...........................................................................................

1-1-6-2- آزمایش پتانسیل خوردگی .....................................................................

2-6-2- خاصیت نمونه های آزمایش .......................................................................

3-6-2- برنامه آزمایش ..........................................................................................

7-2- آزمایشات  Bench – Scale........................................................................

1-7-2- روش آزمایشات .......................................................................................

1-1-7-2- Southern Exposure.....................................................................

2-1-7-2- نمونه Cracked beam.......................................................................

3-1-7-2- نمونه ASTM G109.........................................................................

4-1-7-2- روش کار آزمایش های Southern Exposure و Cracked Beam

5-1-7-2- روش آزمایش ASTM G109............................................................

2-7-2- آماده سازی نمونه های آزمایش ..................................................................

3-7-2- موادهای مورد نیاز .....................................................................................

8-2-  آزمایش مکانیکی ..........................................................................................

9-2 - آزمایشات ارزیابی سرعت..............................................................................

1-9-2- آزمایش پتانسیل خوردگی ..........................................................................

2-9-2- آزمایش خوردگی ماکروسل........................................................................

10-2- آزمایشات Bench- Scale.........................................................................

1-10-2- آزمایش Southern Exposure...........................................................

2-10-2- آزمایش های Cracked beam ............................................................

3-10-2- آزمایش های ASTM G109 ...............................................................

4-10-2- مشاهده و نمایش نمونه ها .......................................................................

11-2-  آزمایش های مکانیکی.................................................................................

فصل سوم: نتیجه گیری و پیشنهاد

1- نتایج..................................................................................................................

2- پیشنهاد..............................................................................................................

3- خلاصه .............................................................................................................

منابع و مآخذ............................................................................................................

فهرست اشکال

عنوان ......................................................................................................

1-2- آزمایش یک` پتانسیل خوردگی بر روی نمونه ی بتنی........................................

2-2- آزمایش ماکروسل بر روی میله های ساده.........................................................

3-2- آزمایش ماکروسل بر روی نمونه ی بتنی...........................................................

4-2-  ‍آزمایش ماکروسل برای خواندن پتانسیل خوردگی............................................

5-2- نمونه  ملاتی..................................................................................................

6-2- نمونه  southern Exposure.....................................................................

7-2- a – نمونه  cracked Beam........................................................................

7-2-b – نمونه   G109........................................................................................

8-2- مقدار پتانسیل متوسط الکترود اشباع کلومل برای میله های ساده در یون NaCl    1.          6 مولار

9-2-جعبه ترمیتال برای آزمون Bench-Scale.........................................................

10-2- مقدار پتانسیل متوسط خوردگی الکترود اشباع شده کلومل برای میله هایی که در بتن فرو رفته (دریون NaCl  0.4 مولار)......................................................................................................................

11-2- مقدار پتانسیل متوسط خوردگی الکترود اشباع شده کلومل برای نمونه های ملاتی در بتن فروشده ( در یون NaCl  1.6مولار)...............................................................................................................

12-2- سرعت خوردگی متوسط آزمایش ماکروسل برای میله های ساده در یون NaCl 1.6 مولار.

13-2- سرعت خوردگی متوسط آزمایش ماکروسل برای نمونه های در ملات فرو برده شده با سر پوش پلیمری در انتهای میله ها در یون NaCl   0.4 مولار......................................................................................

14-2- سرعت خوردگی متوسط آزمایش ماکروسل برای میله های در بتن فرو برده شده با سرپوش پلیمری در یون1.6 NaCl مولار.......................................................................................................................

15-2- سرعت متوسط  خوردگی آزمایش ماکروسل برای نمونه های درملات فروبرده شده بدون سرپوش در یون NaCl 0.4 مولار.......................................................................................................................

16-2- سرعت متوسط خوردگی آزمایش ماکروسل برای میله های فرو برده شده دربتن سرپوش دریون  NaCl 1.6 مولار 

17-2- آزمایش      _Southern Exposure سرعت متوسط خوردگی..................

18-2- آزمایش Southern Exposure_ سرعت متوسط خوردگی برای فولادهای شده.

19-2- آزمایش Southern Exposure_ مجموع خسارت خوردگی......................

20-2- آزمایش Southern Exposure_  مجموع خسارات خوردگی برای فولادهای ترکیب شده.   

21-2- آزمایش Southern Exposure  - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت بالای نمونه های فولادی      

22-2- آزمایش Southern Exposure  - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت بالای فولادهای ترکیب شده. 

23-2- آزمایش Southern Exposure   - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت پایین نمونه ها با حضور الکترود مس _مس......................................................................................................................

24-2- آزمایش Southern Exposure   - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت پایین (نمونه های ترکیب شده) با حضور الکترود مس _مس...................................................................................................

25-2- آزمایش Southern Exposure  - مقاومت متوسط ماده به ماده..................

26-2- آزمایش Southern Exposure   - مقاومت متوسط ماده به ماده برای نمونه های  شده.    

27-2- آزمایش Cracked beam -  سرعت متوسط خوردگی.................................

28-2- آزمایش Cracked beam   - مجموع خسارت متوسط خوردگی..................

29-2- آزمایش Cracked beam   - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت بالای نمونه ها با حضور الکترود مس – مس

30-2- آزمایش Cracked beam   - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت پایین نمونه ها با حضور الکترود مس – مس

31-2- آزمایش Cracked beam   - مقاومت متوسط ماده به ماده...........................

32-2- آزمایش G109 – سرعت متوسط خوردگی..................................................

33-2- آزمایش G109- مجموع متوسط خسارت خوردگی.......................................

34-2- آزمایش  G109- پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت بالای نمونه ها با حضور الکترود مس- مس       

35-2-آزمایش  G109- پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت پایینی با حضور الکترود مس – مس      

36-2- آزمایش G109-  مقاومت متوسط ماده به ماده..............................................

37-2-سطح نمونه SE-CRPT2-1........................................................................

38-2- ضخامت ترک بر روی نمونه SE – CRPT1 / N-3...................................

39-2- تولید خوردگی بر روی قسمت بالایی نمونه SE-N-3...................................

40-2- تولید خوردگی بر روی بالای میله ی نمونه SE-CRPT2-1..........................

41-2- تولید خوردگی بر روی بالای میله ی نمونهSE-CRT-1  (نمای جانبی)..........

42-2- تولید خوردگی بر روی پایین میله ها برای نمونه SE-CRPT2-1..................

فهرست جداول

عنوان .............................................................................................

1-2-   الکترودهای استاندارد مرجع..........................................................................

2-2-توضیح نیم سلول ( ASTM C876 ).............................................................

3-2- حالت های شیمیایی فولادهای تقویت شده (%).................................................

4-2- حالت های مکانیکی فولادهای تقویت شده.......................................................

5-2- مقادیر گوناگون پتانسیل خوردگی در روز 40 م................................................

6-2- سرعت خوردگی آزمایش ماکروسل در مدت 100 روز()........................

7-2- سرعت خوردگی آزمایش Bench – Scale در 70هفته( )....................

8-2- خسارت خوردگی آزمایش Bench – Scale در 70 هفته...............................

9-2-  مقاومت ماده به ماده ی اندازه گیری شده در آزمایش Bench – Scale ..........

10-2- مقاومت ماده به ماده آزمایش Bench – Scale در مدت 70 هفته.................

11-2- مقدار ولتاژ پتانسیل خوردگی ماده ی بالایی با حضور الکترود اشباع شده مس- مس  در آزمایش Bench – Scale  به مدت 70 هفته..........................................................................................................

12-2- پتانسیل خوردگی اندازه گیری شده درآزمایش Bench–Scale به مدت
 70 هفته.................................................................................................................

13-2- آزمایش های مکانیکی .....................

---

---

چکیده :

در این پروژه مقاومت به خوردگی برای 3 نوع فولاد میکروآلیاژی و 2 نوع فولاد ساده تقویت شده ارزیابی می شود . فولاد میکروآلیاژ محتوی غلظتی از کرم و مس و فسفر به مقدار کم می باشد . که گران و مهم تر از کاربرد فولاد معمول تقویت شده می باشد. مقدار فسفر فولاد میکروآلیاژ از مقداری که استاندارد ASTM‌  اجازه می دهد تجاوز می کند و دیگر فولاد میکروآلیاژی ما محدودة نرمالی از فسفر را دارا می باشد. این 3 نوع فولاد میکروآلیاژی ، یکی از فولادهای معمولی عملیات حرارتی پذیرند که توسط پروسه های دمایی به شکل کوئینچ کردن و تمپر کردن برروی فولاد که مستقیماً پس از نورد می‌باشدو برروی دیگر فولاد معمولی نورد گرم انجام شده است .در مطالعه این پروژه متوجه می شویم که خورده شدن فولاد میکروآلیاژی فقط نصف سرعت خوردگی فولاد تقویت شده معمولی می باشد. اگر فولادها پوشش های epoxy داشته باشند کاهش نرخ نسبی خوردگی تا یک دهم می باشد .

در این پروژه آزمایش های سریع‌ای بر روی فولادها انجام می شود ، پتانسیل خوردگی،ماکروسل خوردگی و 3  آزمایشBench scale :

Southern Exposure  وCracked Beam و G109. برای ارزیابی فولاد از پتانسیل خوردگی و سرعت خوردگی استفاده می‌‌کنیم. برای خاصیت مکانیکی فولاد از آزمایش های خمشی و کشش استفاده می کنیم . نتایج نشان می دهد که پتانسیل خوردگی این 5 فولاد تقریباً تمایل یکسانی به خورده شدن دارند . در آزمایش Bench – Scale فولاد میکروآلیاژ با محتوی فسفری منظم (CRT ) پایین‌ترین خسارت خوردگی را از خود نسبت به فولاد معمولی نشان می دهد .

اگرچه در آزمایش G109 فولاد CRT مقاومت به خوردگی بیشتری از خود نسبت به فولاد ساده نشان میدهد . در آزمایش Cracked beam بعد از 70 هفته فقط 4% خسارت خوردگی در فولاد معمولی داریم . در آزمایش Southern exposure فولاد CRT نسبت به فولاد معمولی از یک دوره مناسب11% خسارت خوردگی داریم .

خاصیت مکانیکی فولاد میکروآلیاژی مشابه دیگر فولادهای ساده می باشد و فسفر زیاد تأثیری روی خاصیت مکانیکی ندارد.

...

فولادهای میکروآلیاژ شده نیوبیوم – وانادیوم :

فولادهای میکروآلیاژ دارای نیوبیوم  و وانادیوم استحکام تسلیم بالاتری در شرایط نورد گرم بطور قراردادی نسبت به فولادهای موجود را دارد . مثل فولادهای نورد گرم ، فولادهای وانادیوم – نیوبیوم تقریباً همه از استحکام افزایش یافته اشان به دلیل استحکام دهی به رسوب مشتق می شوند و بنابراین دماهای انتقال بالای شکل پذیر  شکننده دارند . اگر فولاد نورد، کنترل شده باشد اضافه کردن نیوبیوم و وانادیوم با هم از جمله مزایایی برای افزایش استحکام تسلیم و پایین آوردن دماهای انتقالی شکل پذیر  شکننده یا تصفیه دانه ای است .

معمولاً فولادهای نیوبیوم – وانادیوم با مقادیر کربن نسبتاً پایین شناخته می شوند . ( کربن کمتر از %10/0) این مقدار پرلیت را کاهش می دهد و چقرمگی ، شکل پذیری و قابلیت جوش را بالا می برد. این فولادها، معمولاً به عنوان فولادهای کاهش یافته پرلیت شناخته می شوند. ]1[

4-2-3-1- فولادهای میکروآلیاژ شده مولیبدن – نیوبیوم :

ممکن است میکروساختمان پرلیت – فریت داشته باشند و یا یک میکرو ساختمان فریت سوزنی داشته باشند ، در فولادهای نیوبیوم، اضافه کردن مولیبدن ، استحکام و تسلیم و استحکام کششی را حدود 20 مگا پاسکال (ksi 3) تا 30 مگا پاسکال (ksi 5/4) به ترتیب در هر 1/0 درصد روی رنج تحقیق شده 27/0 درصد مولیبدن افزایش می دهد ، اثر اصلی مولیبدن روی میکروساختمان  تغییر مورفولوژی پرلیت و معرفی بینیت فوقانی به صورت جانشینی جزیی برای پرلیت است . با این حال ، چون مقادیر جداگانه استحکام پرلیت و بینیت تا حدی مشابهند از اینرو پیشنهاد شده است که افزایش استحکام ناشی از قوی ساختن محلول جامد و قوی ساختن زیاد رسوب (CN)  Nb حاصله با نیوبیوم – مولیبدن باشد .

واکنش بین مولیبدن و نیوبیوم ( یا وانادیوم ( با اضافه کردن مولیبدن به صورت توزیعی برای افزایش قوی ساختن رسوب پیشنهاد شده است . این اثر به رسوب کاهش یافته در آستنیت به دلیل افزایش در قابلیت انحلال ناشی از کاهش در فعالیت کربن ایجاد شده با مولیبدن نسبت داده شده است . با رسوب کمتر در آستنیت ، رسوبات بیشتری  می توانند در فریت تشکیل شوند که باعث بالا رفتن استحکام می شود ، همچنین مولیبدن در خود رسوبات شناسایی شده است ، حضورش ممکن است ، کارآیی قوی شدن را با افزایش و تنش های چسبندگی ( پیوستگی ( و یا با افزایش کسر حجم رسوب ، بالا برد ، این فاکتور های متالوژیکی وقتی در رابطه با کارآیی نورد کنترل شده برای دماهای زیر دمای AR3 در نظر گرفته می شوند، منجر به تهیه فولاد خط لوله نیوبیوم- مولیبدن 70-X مقرون به صرفه تر می شوند . ]1[

...

 پتانسیل متوسط خوردگی را در برابر یک الکترود خالص Calomel در آخرین روز از دورة آزمایش نشان می دهد . پتانسیل خوردگی پایین تر ، احتمال خوردگی بیشتررا نشان

می دهد،‌چنان که در جدول 2-1 نشان داده شده است زمانی که پتانسیل خوردگی در برابر الکترود خالص Calomel منفی تر ( کمتر ) از -0.275 ولت است ، بیشتر از 90% احتمال این که خوردگی رخ ندهد وجود دارد و زمانی که پتانسیل بین -0.275 , -0.125 ولت باشد ، معلوم نیست خوردگی اتفاق بیفتد .

 نتایج حاصل از آزمایش پتانسیل خوردگی نشان می دهد که 5 فولاد مختلف تمایل مشابهی به خورده شدن دارند پس از پایان مدت آزمایش ، همة فولادها ، چه ساده چه فرو برده شده در ملات یک پتانسیل متوسط خوردگی دارند که پایین تر از -0.275 ولت است و نشان می‌دهد که احتمال اینکه خوردگی رخ دهد بالاست .

جدول 5-2 نشان می دهد که برای نمونه های ساده (‌معمولی) فولاد N‌ کمترین تمایل به خوردگی را دارد در حالیکه فولاد CRT بیشترین تمایل به خوردگی را دارد . در مورد میله های فرو برده شده در ملات در محلولNaCl با غلظت 4/0 مولار فولاد CRT وCRPT1کمترین تمایل به خوردگی را دارند در حالیکه CRPT2 بیشترین تمایل به خوردگی را دارد . در نهایت برای میله های فرو برده شده در ملات ، درمحلول NaCl  6/1 مولار و CRT کمترین ( پایین ترین) تمایل به خورده شدن را دارد ، در حالیکه CRPT1 بیشترین تمایل به خوردگی را دارد .

شکل 8-2 میانگین (‌متوسط ) پتانسیل خوردگی در برابر الکترود کلومل برای میله‌های ساده در 6/1 مولاریون NaCl و محلول مشابه سازی شده خالص بتن را نشان می دهد . در بازخوانی اولیه کل مشاهدات متوسط پتانسیل زیر 300/0 -  ولت است و بعد از 2 روز همه مشاهدات زیر -0.400 ولت می باشد و ویژگی مهم فولادها تمایل بالای آنها به خورده شدن می‌باشد.

با رسیدن مقادیر بین -0.450 ,- 0.590 ولت در روز40ام، جریان پتانسیل به کندی کاهش می‌یابد . بین بیشترین مدت آزمایش فولادهای معمولی T, N بیشترین پتانسیل را نشان می‌دهند، اگر چه پتانسیل فولاد T در 7 روز آخر منفی ترین می‌شود فولاد CRT, CRPT1 ، منفی ترین پتانسیل های خوردگی را بین بیشترین مدت ازمایش نشان می دهند و در پایان 40 روز مدت آزمایش ، N، بیشترین ترین پتانسیل خوردگی را با -0.455 ولت نشان می دهدو سپس به دنبال آن CRPT1 با CRRT2,-0.506v با -0.507 ولت . و فولاد T -0.538  ولت و CRT  -0.558 ولت را نشان
می دهند.

---

---

دانلود خواص سوپرآلیاژها و مقاومت آنها در برابر خوردگی

خواص سوپرآلیاژها و مقاومت آنها در برابر خوردگی خواص سوپرآلیاژها و مقاومت آنها در برابر خوردگی

دسته بندی	مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	74 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	199

خواص سوپرآلیاژها و مقاومت آنها در برابر خوردگی

فصل اول

سوپر آلیاژها در دمای بالا

1-1- نحوه و زمان استفاده از این فصل

به دشواری می‌توان اطلاعات مختصر ولی دقیقی را در یک موضوع متمرکز کرد. مجریان و مدیران به ویژه در صنایعی که در آنها از تعدادی سوپر آلیاژ استفاده می‌شود، اغلب فقط به اطلاعات پایه با حداقل حواشی و مطالب اضافی نیاز دارند. موسسه‌های خرید یا کارشناسی برای انجام بهتر کار خود به دانسته‌های نسبتاً کمی نیاز دارند. مهندسان نیاز به اطلاعاتی با جزئیات بیشتر ولی سریع درباره انواع آلیاژها و طراحی اولیه دارند. اساس این کتاب بر پایه در اختیار گذاشتن اطلاعات تجربی کافی برای حل مسائل، پاسخ به پرسش‌های مربوط به سوپر آلیاژها و داشتن معلومات کافی درباره سوپر آلیاژها گذاشته شده است. مقدمه این فصل، با مرور مختصری بر موضوعات اصلی کتاب بعضی از نیازهای فوق را تامین می‌کند. فصل حاضر با خلاصه‌ای از تاریخچه سوپر آلیاژها شروع شده و سپس طبیعت سوپر آلیاژها را شرح می‌دهد. این مقدمه موضوعات گوناگون گسترده‌ای را که در به کارگیری سوپر آلیاژها باید در نظر گرفته شوند به طور مستقیم و ساده به خواننده معرفی می‌نماید. استفاده کننده از این کتاب ممکن است، با متالورژی پایه سوپر آلیاژها آشنا و یا کاملاً مبتدی باشد. در هر صورت این کتاب خواننده را به موضوع سوپر آلیاژها نزدیک خواهد ساخت. در این کتاب کمتر به تئوری پرداخته شده و تاکید روی دانسته‌های تجربی شده است. اگر موضوع برایتان کاملاً جدید است ممکن است مقدمه این فصل در بر گیرنده کلیه نیازهای شما باشد. اگر تا اندازه‌ای و یا کاملاً در این زمینه مطلع هستید فهرست مطالب را کنترل کنید، تا آنچه را که شما می‌توانید در هر فصل بیایید، مشاهده نمایید.

1-2- تاریخچه

طراحان نیاز فراوانی به مواد مستحکم‌تر و مقاوم‌تر در برابر خوردگی دارند. فولادهای زنگ نزن توسعه داده شده و به کار رفته در دهه‌های دوم و سوم قرن بیستم میلادی، نقطه شروعی برای برآورده شدن خواسته‌های مهندسی در دماهای بالا بودند. بعداً معلوم شد که این مواد تحت این شرایط دارای استحکام محدودی هستند. جامعه متالوژی با توجه به نیازهای روز افزون بوجود آمده، با ساخت جایگزین فولاد زنگ نزن که سوپر آلیاژ نامیده شد به این تقاضا پاسخ داد. البته قبل از سوپر آلیاژها مواد اصلاح شده پایه آهن به وجود آمدند، که بعدها نام سوپر آلیاژ به خود گرفتند.

با شروع و ادامه جنگ جهانی دوم توربین‌های گازی تبدیل به یک محرک قوی برای اختراع و کاربرد آلیاژها شدند. در سال 1920 افزودن آلومینیوم و تیتانیوم به آلیاژهای از نوع نیکروم به عنوان اختراع به ثبت رسید، ولی صنعت سوپر آلیاژها با پذیرش آلیاژ کبالت (ویتالیوم) برای برآورده کردن نیاز به استحکام در دمای بالا در موتورهای هواپیما پدیدار شدند. بعضی آلیاژهای نیکل- کروم (اینکونل و نیمونیک) مانند سیم نسوز کم و بیش وجود داشتند و کار دستیابی به فلز قوی‌تر در دمای بالاتر برای رفع عطش سیری ناپذیر طراحان ادامه یافت و هنوز هم ادامه دارد.

1-3- معرفی و به کار گیری سوپر آلیاژها

سوپر آلیاژها؛ آلیاژهای پایه نیکل، پایه آهن- نیکل و پایه کبالت هستند که عموماً در دماهای بالاتر از ^oC540 استفاده می‌شوند. سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل مانند آلیاژ IN-718 از فن‌آوری فولادهای زنگ نزن توسعه یافته و معمولاً به صورت کار شده می‌باشند. سوپر آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت بسته به نوع کاربرد و ترکیب شیمیایی می‌توانند به صورت ریخته یا کار شده باشند.

از آغاز پیدایش سوپر آلیاژها، تعداد زیادی آلیاژ شناخته شده و مورد مطالعه قرار گرفته و تعدادی نیز به عنوان اختراع ثبت گردیده‌اند. تعدادی از آنها در طول سالیان گذشته غربال شده و تعدادی به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند. به خاطر اینکه همه آلیاژها را نمی‌توان بر شمرد مثالهائی از آلیاژهای قدیم و جدید برای نشان دادن متالورژی فیزیکی سیستم‌های سوپر آلیاژها آورده شده است (به فصل‌های 3 و 12 مراجعه کنید) در شکل 1-1 رفتار تنش- گسیختگی سه گروه آلیاژی با یکدیگر مقایسه شده‌اند (سوپر آلیاژهای پایه آهن- نیکل، پایه نیکل و پایه کبالت). در جدولهای 1-1 و 1-2 فهرستی از سوپر آلیاژها و ترکیب شیمیایی آنها آورده شده است.

سوپر آلیاژهای دارای ترکیب شیمیایی مناسب را می‌توان با آهنگری و نورد به اشکال گوناگون در آورد. ترکیب‌های شیمیایی پر آلیاژتر معمولاً به صورت ریخته‌گری می‌باشند. ساختارهای سرهم بندی شده را می‌توان با جوشکاری یا لحیم‌کاری بدست آورد، اما ترکیب‌های شیمیایی که دارای مقادیر زیادی از فازهای سخت کننده هستند، به سختی جوشکاری می‌شوند. خواص سوپر آلیاژها را با تنظیم ترکیب شیمیایی و فرآیند (شامل عملیات حرارتی) می‌توان کنترل کرد و استحکام مکانیکی بسیار عالی درمحصول تمام شده بدست آورد.

...

4-4- مروری بر ذوب القایی در خلاء (VIM) [1]

1- مقدمه

در فرآیند ذوب القایی تحت خلاء در مقایسه با فرآیندهای ذوب در هوا، مقدار اکسیژن و نیتروژن مذاب به مقدار قالب توجهی کاهش می‌یابد. در نتیجه سوپرآلیاژهای تولید شده با VIM اکسیدها و نیتریدهای کمتری داشته و نسبت به سوپرآلیاژهای تولید شده به روش EAF/AOD تمیزتر هستند. بعلاوه عناصر دارای فشار بخار بالا (به ویژه سرب و بیسموت) که ممکن است از طریق قراضه وارد شده باشند، در طی فرآیند ذوب به این روش حذف می‌شوند. مجموع این عوامل باعث بهبود خواص خستگی و گسیختگی خزش سوپرآلیاژهای تولید شده با VIM در مقایسه با روش EAF/AOD می‌شوند.

کنترل عناصر آلیاژی در این روش خیلی دقیق‌تر از روش EAF/AOD است و تولید به روش VIM پر هزینه‌تر از روش EAF/AOD است. در فرآیند EAF/AOD اصلاح ترکیب شیمیایی (کاهش عناصری مانند Al,Si,S,Ti,C و ...) صورت می‌گیرد ولی در فرآیند VIM ترکیب شیمیایی نهایی به ترکیب بار وارد شده به کوره بسیار نزدیک است. ممکن است در مقدار کربن کاهش جزئی صورت گیرد. در فرآیندهای VIM جدید مرحله گوگردزدایی نیز وجود دارد. در این روش ترکیب شیمیایی مذاب توسط ترکیب بار وارد شده به کوره تعیین می‌شود؛ به همین دلیل قیمت مواد اولیه فرآیند VIM در مقایسه با مواد اولیه استفاده شده در فرآیند EAF/AOD گران‌تر است.

2- تشریح فرآیند VIM

بار کوره عموماً دارای سه بخش است: بخش مواد خام که قبلاً در خلاء ذوب نشده‌اند، بخش دیرگداز که شامل عناصر خالصی است که اکسیدهای پایدار تشکیل می‌دهند و تمایل دارند قابلیت انحلال اکسیدها و نیتریدهای موجود در مواد خام را افزایش دهند. بخش آخر بار شامل قراضه‌های داخلی و خارجی است که قبلاً در خلاء ذوب شده‌اند. به خاطر اینکه امکان دارد قراضه‌ها در طی تولید آلودگی پیدا کرده باشند، لازم است دقت کافی در جدایش و آماده سازی آنها قبل از وارد شدن به فرآیند VIM انجام گیرد.

---

[1] - Vacuum Induction Melting (VIM)

دانلود پایان نامه بررسی دو نوع خوردگی، خوردگی بین دانه‌ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ ‌نزن استیلی

پایان نامه بررسی دو نوع خوردگی، خوردگی بین دانه‌ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ ‌نزن استیلی پایان نامه بررسی دو نوع خوردگی، خوردگی بین دانه‌ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ ‌نزن استیلی در 78 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	2492 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	78

پایان نامه بررسی دو نوع خوردگی، خوردگی بین دانه‌ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ ‌نزن استیلی در 78 صفحه ورد قابل ویرایش 

چکیده

این تحفیق در دو بخش ، بخش اول به بررسی خوردگی بین دانه ای¹ و دیگری به خوردگی توام با تنش²  در فولادهای زنگ نزن پرداخته شده است .اینکه پدیده حساس شدن چیست  و چه عواملی سبب حساس شدن فولاد می شوند مورد بررسی قرار گرفته است . همچنین به برخی از راههای عمومی پیشگیری از مستعد شدن فولادها برای خوردگی بین دانه ای اشاره شده است. در مورد خوردگی تنشی هم فاکتورهای اثر گذار در این پدیده آورده شده است . در پایان هربخش تحقیقات انجام گرفته در آن زمینه مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج آنها جمع بندی[1] شده است.

فهرست مطالب

عنوان	صفحه
چکیده	الف
فهرست	ب و ج
1-مقدمه	1
1-1- تعریف خوردگی	2
1-2- خوردگی الکترو شیمیایی	3
1-3- خوردگی یکنواخت و موضعی	4
1-4- اثر جوشکاری بر خوردگی	6
1-5- پدیده های متالورژیکی ناشی از جوشکاری	7
1-5-1- تغییرات فازی و جدایش	8
1-6- خوردگی بین دانه ای	10
1-7- خوردگی بین دانه ای فولادهای زنگ نزن اوستنیتی در اثر جوشکاری	12
1-8- عوامل موثر بر خوردگی بین دانه ای	17
1-8-1-  ترکیب شیمیایی و ریز ساختار	18
1-8-2- تاریخچه حرارتی	26
1-8-3- تنش وتغییر شکل پلاستیک	29
1-8-4- اثر محیط	30
2- روشها و پارامترهای جوشکاری به منظور اجتناب از خوردگی بین دانه ای	37
2-1- دامنه کاربرد روشهای جوشکاری پیشنهادی	37
2-2- اثر فرآیند جوشکاری وشرایط جوشکاری در وقوع حساسیت	38
2-3- رابطه بین انرژی جوش حساس کننده وحساسیت به خوردگی بین دانه ای	42
3-جنبه های متالورژیکی Knife Line Attack  در فولادهای زنگ نزن تثبیت شده	45
3-1- خوردگی KLA در فولادهای زنگ نزن تثبیت شده	45
3-2- خصوصیات KLA	46
3-3- آنالیز دلایل KLA	49
3-4- KLA در اتصالات جوشکاری شده در فولادهای زنگ نزن	59
4- خوردگی توام با تنش	62

عنوان	صفحه
4-1- شکل ترکها	64
4-2- طبقه بندی مکانیزمها	65
4-2-1- مکانیزمهای متالورژیکی	66
4-2-2- مکانیزمهای حل شدن	66
4-2-3- مکانیزمهای هیدروژن	67
4-2-4- مکانیزمهای مکانیکی	68
4-3- روشهای جلوگیری	68
5- نتیجه گیری	71
6- مراجع	73

1-مقدمه

فولادهای زنگ‌نزن اوستنیتی به علت دارا بودن خواص مکانیکی مناسب و مقاومت عالی به خوردگی، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارند. اگر چه حالت کارشده (Wrought) این فولادها، مقاوم به خوردگی است، اما حالت جوشکاری شده آن ممکن است مقاوم به خوردگی نباشد. سیکل حرارتی ناشی از جوشکاری و یا عملیات حرارتی تنش‌زدایی که بر فولاد اعمال می‌شود، ممکن است باعث رسوب فاز کاربید کروم در مرز دانه‌های فولاد، در منطقه متأثر از جوش بشود. نتیجه این فرایند، کاهش غلظت عنصر کروم در مناطق چسبیده به رسوبها است که ممکن است این اختلاف غلظت در ترکیب شیمیایی، باعث از دست رفتن مقاومت فولاد به خوردگی بشود و فولاد به نوعی خوردگی به نام "خوردگی بین دانه‌ای" حساس بشود. اگر فولاد تحت این شرایط، در محیط سرویس قرار بگیرد، مناطق حساس شده، خورده می‌شوند و در نهایت، قطعه دچار شکست ناشی از خوردگی خواهد شد.

طبق آمارهای موجود، سهم عمده‌ای از شکست قطعات در صنایع، شکست ناشی از خوردگی می‌باشد که قسمتی از آن نیز به خوردگی بین دانه‌ای مربوط می‌شود. در نتیجه، با توجه به اهمیت موضوع، هنگام انتخاب فولاد، باید از مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای فولاد مورد نظر، بعد از اتمام پروسه‌های ساخت، اطمینان حاصل نمود.

خوردگی بین دانه‌ای، اولین بار حدود 75 سال پیش شناخته شد. از آن موقع به بعد، تحقیقات فراوانی به منظور شناخت بهتر این پدیده و روشهای جلوگیری از آن صورت گرفت. در طول این مدت، در عملیات تولید فولاد و روشهای جوشکاری آن، تغییرات قابل ملاحظه‌ای اتفاق افتاده است. با این همه، کماکان این سئوال مطرح است که هم اکنون نیز در استفاده از این فولادها، با پدیده خوردگی بین دانه‌ای روبرو می‌شویم یا خیر؟

نتیجه تحقیقات فراوان انجام شده در سالیان گذشته و یافته‌های محققان در زمینه مقابله با این پدیده در این گزارش آورده شده است. شرایط ترکیب شیمیایی، روشهای جوشکاری، عملیات حرارتی و شرایط محیطی که تحت آن خوردگی بین دانه‌ای می‌تواند اتفاق بیفتد، مشخص شده و روشهای جوشکاری برای حداقل کردن این پدیده، معرفی شده است.  

          قسمتی از این گزارش به پدیده Knife Line Attack و مکانیزم تشکیل و روش‌های جلوگیری از آن اختصاص دارد. Knife Line Attack  نیز نوعی خوردگی موضعی است که مکانیزم آن با مکانیزم خوردگی بین دانه‌ای تفاوت دارد و در فولادهای تثبیت شده اتفاق می‌‌افتد، ولی به علت شباهت به خوردگی بین دانه‌ای، در بعضی مراجع، نوعی از خوردگی بین دانه‌ای در نظر گرفته می‌شود.

1-1-   تعریف خوردگی

به تغییراتی که در نتیجة واکنش‌های شیمیایی یا الکتروشیمیایی مواد با محیط اطراف آنها ایجاد شده و باعث تخریب تدریجی قطعات می‌شود، خوردگی گفته می‌شود. خوردگی، یک واکنش نامطلوب است که سبب جدا شدن تدریجی اتمها از سطح قطعات و تخریب آنها می‌شود که در نهایت باعث شکست قطعه شده و خساراتی را بوجود می‌آورد ]1[.

سرعت فعل و انفعالات خوردگی به عواملی مانند درجه حرارت و غلظت محیط اثرکننده بستگی دارد. البته عوامل دیگری نیز مانند تنش مکانیکی (Stress) و فرسایش (Erosion) می‌تواند به خوردگی کمک کند ]1[.

پدیده خوردگی، در اغلب فلزات و آلیاژهای آنها ظاهر می‌شود زیرا اغلب فلزات و آلیاژها تمایل به ایجاد ترکیباتی با اتمها یا مولکولهایی از محیط اطراف خود که تحت شرایط موجود از لحاظ ترمودینامیکی پایدار است، دارند. فقط تعداد کمی از فلزات مانند طلا یا پلاتین، تحت شرایط معمولی پایدار هستند و تمایلی به ایجاد واکنش با محیط اطراف ندارند ]1[.

در ادامه این فصل به تشریح برخی از خوردگی‌های مرسوم پرداخته می‌شود.

1-2-  خوردگی الکتروشیمیایی

متداولترین نوع خوردگی، خوردگی الکتروشیمیایی است. این نوع خوردگی غالباً در محیط آبی که شامل یونهای نمک محلول است رخ می‌دهد. بنابراین آب حاوی یونها، از مایعات الکترولیتی محسوب می‌شود که محیط مناسبی برای انجام بیشترین واکنشهای خوردگی است. برای درک بهتر خوردگی الکتروشیمیایی، در ذیل، به تشریح واکنشهای الکتروشیمیایی پرداخته می‌شود ]1[.

موقعی که قطعة فلزی، در مایع الکترولیتی (مانند HCl) قرار گیرد، اتمهای فلز در اسید حل می‌شوند یا به عبارتی، توسط اسید خورده می‌شوند. بدین صورت اتمهای فلز طبق واکنش ، به صورت یون، از فلز جدا می‌شوند و داخل الکترولیت قرار می‌گیرند. به این ترتیب مدار الکتریکی در سیستم (بین فلز و الکترولیت) برقرار می‌شود. مطابق شکل 1-1 این سیستم دارای 4 جزء است:

1-   آند: الکترونها را به مدار داده و یونهای فلزی از آن جدا می‌شوند و آند زنگ می‌زند.

2-   کاتد: الکترونها را می‌گیرد.

3-   اتصال الکتریکی: به منظور جریان الکترونها از آند به سمت کاتد و ادامه واکنش بین آند و کاتد برقرار می‌شود.

4-   الکترولیت مایع: که باید با آند و کاتد در تماس باشد. الکترولیت هادی بوده و مدارالکتریکی را کامل می‌کند. الکترولیت‌ها، وسیلة حرکت یونهای فلزی را از سطح آند به سمت کاتد تأمین می‌کنند ]1[.

شکل 1‑1- اجزای یک پیل ساده الکتروشیمیایی]1[.

 بنابراین واکنشهای خوردگی الکتروشیمیایی، با واکنشهای اکسیداسیون که الکترونها را تولید می‌کند و واکنشهای احیاء که آنها را مصرف می‌کند، در ارتباط است. هر واکنش، یعنی واکنشهای اکسیداسیون و احیاء باید همزمان و با سرعت یکسان انجام شوند. واکنش زیر بصورت اکسیداسیون در آند انجام می‌گیرد به صورتی که فلز، یونیزه می‌شود :

 (1)                                     (به داخل فلز)   (به داخل الکترولیت) (در سطح فلز) برعکس، واکنش زیر که در آن فلز با گرفتن الکترون به صورت فلز اتمی آزاد می‌شود (واکنش احیاء)، واکنش کاتدی نامیده می‌شود :

(2)         (رسوب در سطح ‌خارجی‌ کاتد)  (الکترون ‌از فلز)  (یون ‌موجود در الکترولیت) 

تمایل فلزات برای خوردگی در محیط خورندة خاص متفاوت است. یکی از روشهایی که برای مقایسه تمایل فلزات برای شکل‌گیری یونهای فلز در محلولهای مایع به کار می‌رود، مقایسه پتانسیلهای اکسیداسیون یا احیای نیم پیل آنها با پتانسیل مربوط به نیم پیل یون هیدروژن به عنوان مبناست (الکترود هیدروژن استاندارد) ]1[.

1-3-  خوردگی یکنواخت و خوردگی موضعی

عنوان خوردگی موضعی، در مقایسه با خوردگی یکنواخت به کار می‌رود. خوردگی یکنواخت هنگامی اتفاق می‌افتد که شار یونهای فلزی از سطح و شار یون‌های کاتدی (روابط 1 و 2 در صفحه قبل) به سطح، در ابعاد اتمی، یکنواخت باشد. از  نقطه نظر عملی، خوردگی یکنواخت هنگامی اتفاق می‌افتد که سایتهای (sites) موضعی کاتدی و آندی، به اندازه کافی کوچک باشند و بطور یکنواخت توزیع شده باشند تا به شکست به واسطه موضعی شدن واکنش آندی منجر نشوند. در واقع، هر ناهمواری فیزیکی در سطح فلز، به تشکیل یک آند موضعی تمایل دارد مانند مرزدانه‌ها، عیوب کریستالی نظیر نابجائیها، پله‌های سطحی، فازهای متفاوت و سطح خشن ناشی از ماشینکاری، سنگ زدن، خراش و ... . همچنین صفحات کریستالی مختلف شبکه کریستالی از یک فلز، آرایش اتمی مختلف دارند و رفتار الکتروشیمیایی متفاوتی از خود نشان می‌دهند (مثلا" بعضی صفحات در محیط‌های آبی آندی‌تر می‌شوند). دانه‌های سطحی از یک فلز پلی کریستال ممکن است در معرض محیط خورنده، سرعت خوردگی متفاوتی از خود نشان دهند. اغلب اوقات این اختلاف در رفتار موضعی کوچک است و در مقیاس ماکروسکوپی خوردگی بصورت یکنواخت ظاهر می‌شود. در بعضی حالات، حمله خوردگی بسیار موضعی است و به شکست موضعی (localized failure) منجر می‌شود ]2[.

خوردگی موضعی ممکن است در اثر عوامل مختلفی اتفاق بیفتد. در مورد خوردگی مورد نظر ما، خوردگی موضعی در اثر تغییر در ترکیب شیمیایی اتفاق می‌افتدکه عبارتست از جدایش شیمیایی در نتیجه رسوب یک فاز از محلول جامدی که از نظر ترمودینامیکی ناپایدار است. تعداد زیادی از آلیاژها هنگامی که در سرویس قرار می‌گیرند و وقتی که در سرعتهای بالا سرد شده باشند، رفتار مقاوم به خوردگی از خود نشان می‌دهند. مقاومت به خوردگی فقط برای ترکیبات آلیاژی بدست می‌آید که در دمای بالا محلول جامد کاملی تشکیل دهند و این محلول جامد در سرعتهای سرد کردن عملی، باقی بماند. اگر سرد شدن خیلی آرام باشد یا به دنبال کوئنچ کردن (سرد کردن سریع) دوباره آلیاژ را تا دمای نسبتا" بالا حرارت دهیم، یک یا چند فاز از محلول جامد رسوب می‌کنند و تغییرات موضعی در ترکیب شیمیایی به واسطه تشکیل رسوب ممکن است آلیاژ را به خوردگی موضعی حساس کند. بسته به نوع آلیاژ، زمان مورد نیاز برای رسوب، ممکن است از چند ثانیه تا چند ساعت باشد. زمانهای کم در جوشکاری و زمانهای بالا در تنش‌زدایی اهمیت دارد ]2[.

 خوردگی‌های موضعی، بطور متداول در فولادهای زنگ‌نزن بویژه در فولادهای زنگ‌نزن اوستنیتی، اتفاق  می‌افتد. طبق آماری که از صنایع شیمیایی Dupont منتشر شده است، از 685 مورد شکست در خطوط لوله و تجهیزات این کارخانه در مدت 4 سال که بیشتر از90 درصد آنها از جنس فولاد زنگ‌نزن بوده‌اند، 2/55 درصد آن مربوط به خوردگی می‌باشد. همانطوریکه در جدول1-1 نشان داده شده است، قسمت عمده شکست‌های ناشی از خوردگی، به خوردگی‌های موضعی از نوع SCC، IGC، Pitting، Corrosion Fatigue و Crevice corrosion  ارتباط دارد. از این بین، حدود 6/5 درصد شکست‌ها نیز به خوردگی بین دانه‌ای مربوط می‌شود]3[.

شکل ‏3‑4- اثر Superheating اولیه بر وقوع حساسیت به خوردگی بین دانه‌ای. منحنی 1- دمای عملیات حرارتی اولیه، 1320 درجه سانتی‌گراد و منحنی 2- دمای عملیات حرارتی اولیه، 1050 درجه سانتی‌گراد]8[.

حال، این سؤال به ذهن خطور می‌کند که علت این اتفاق چیست و سؤال دیگر اینکه چرا در همه اتصالات جوشکاری شده از جنس فولادهای تثبیت شده، هنگامی که تحت عملیات حرارتی دو مرحله‌ای قرار می‌گیرند، KLA رخ نمی‌دهد.

برای تشریح این مطلب، احتیاج به در نظر گرفتن فرایندهای پیچیده‌ای نظیر تجزیه فریت، تشکیل فاز سیگما به همراه رسوب کربن، حضور تنش و نوع محیط خورنده، می‌باشد. برای بررسی KLA، می‌توان دو حالت زیر را در نظر گرفت]8[ :

1-     هنگامی که درصد کربن نسبتا" پایین است.

2-     هنگامی که درصد کربن حداکثر 06/0 درصد می باشد.

اگر درصد کربن فولاد پایین باشد، KLA، بطور پراکنده اتفاق می‌افتد. در حالتی که درصد کربن کم باشد و در فولاد عناصر تثبیت کننده اضافی وجود داشته باشد، علی‌رغم اندرکنش عناصر تثبیت کننده با کاربید، به مقدار کافی عنصر تثبیت کننده باقی می‌ماند تا با کربن موجود ترکیب شود و از رسوب کاربید کروم جلوگیری کند. پس در این حالت کروم در نواحی مرز دانه‌ها، بطور جدی و خطرناک، تهی نمی‌شود]8[. در حالتی که عناصر تثبیت کننده، ترکیبات دیگری تشکیل می‌دهند، مثلا" با گوگرد، اکسیژن و نیتروژن ترکیب می‌شوند، ضروری است که مقدار بیشتری عنصر تثبیت کننده به فولاد اضافه کنیم. در فولادهای کم کربن، نسبت تیتانیوم به کربن باید در حدود 6 به 1 باشد. و برای فولاد با 06/0 درصد کربن، نسبت تیتانیوم به کربن باید در رنج 6 تا 8 به 1 باشد. نسبت‌های بیشتر از 8 به 1 برای تیتانیوم به کربن و 12 به 1 برای نیوبیوم به کربن مفید نیست؛ زیرا این عناصر، تثبیت کننده فریت‌اند. در نتیجه افزایش آنها باعث افزایش درصد فریت در فولاد می‌شود و با افزایش درصد فریت، فاز سیگمای بیشتری می‌تواند بوجود بیاید که فاز مضری می‌باشد و می‌تواند باعت وقوع خوردگی بین دانه‌ای بشود]8[.

هنگامی که درصد عناصر تثبیت کننده تیتانیوم و نیوبیوم نسبت به کربن بالاست، حمله خوردگی KLAیی می‌تواند اتفاق بیفتد که مربوط به تشکیل فاز سیگما می‌باشد. تحقیقات نشان داده است که پس از آنیل در دمای حدود °c750 و در محیطی که باعث خوردگی در حالت ترانس پسیو (شکل 1-24 ملاحظه شود) می‌شود، KLA به مقدار زیادی مشاهده شده است. فاز سیگما بطور مخصوص در ناحیه ترانس پسیو ظاهر می‌شود. وجود فریت اضافی که در نتیجه غلظت زیاد عناصر تثبیت کننده می‌باشد، باعث تشکیل سریع فاز سیگما در محدوده حرارتی حساس کردن می‌شود. هسته‌گذاری تجزیه اولیه فریت به فاز سیگما، روی فصل مشترک فریت - اوستنیت اتفاق می‌افتد. بعد از آن، ادامه واکنش در داخل فاز فریت اتفاق می‌افتد تا اینکه تمام دانه فریت مصرف می‌شود. ساختاری که در نهایت بوجود می‌آید، شامل فاز سیگمای لایه‌ای ( Lamellar sigma phase) و اوستنیت ثانویه می‌باشد]8[.

تمام فرایند فوق به نفوذ کربن از فریت به سمت فاز سیگمای در حال رشد مربوط می‌شود. بنابراین، با این تغییر ساختار، یک تغییر در ترکیب شیمیایی موضعی اتفاق می‌افتد که در شکل 3-5 نشان داده شده است. شکل 35 اندرکنش بین عملیات حرارتی و محیط را نشان می‌دهد]8[.