فایل مارکت

تحقیق خوردگی سازه ها

مقدمه :

خوردگي عامل بخش عمده اي از شكست سازهاي فلزي است و اهميت آن نه تنها از ايننظر است كه شكست در بيشتر موارد ناگهاني است بلكه بيشتر به علت حضور و تاثير همه جانبه آن مي باشد خوردگي  عبارت است از تخريب ناخواسته يك ماده بر اثر واكنش آن با محيط اطرافش تعريف كلي است و تمام موارد از جمله فلزات، سراميك ها، و پلاستيك ها را در بر مي گيرد. در اينجا بحث درباره خوردگي فلزات مي باشد. فلزات مي باشد. فلزات قابليت هدايت الكتريكي زيادي دارند و فرايند خوردگي در آن ها از نوع الكتروشيميايي مي باشد در حالي كه براي مواد غير هادي از نوع شيميايي است و اصول شيمي فيزيكي درباره آن ها مطرح مي شود.

بهبود رفتار خوردگي فلزات از نظر اقتصادي و پيشرفت جامعه اهميت بسزايي دارد و لذا آموزش و گردآوري اطلاعات در اين زمينه بسيار مفيد مي باشد.

در عمل با انجام فرآيندهاي بر روي فلز يا محيط اطراف آن و يا هر دو خوردگي كنترل مي شود

كنترل محيط ممكن است شامل كنترل تركيب شيميايي محيط اطراف فلز كاهش رطوبت اتمسفر هوازدايي الكتروليت تبخير دادن PH به ميزان مجاز حذف باكتري ها، كاهش دما واضافه كردن مواد شيميايي براي كاهش سرعت خوردگي باشد اين ها عمليات هاي مهم براي كاهش خوردگي بخصوص از طريق ايجاد پوشش مهمترين عاملي است كه در اينجا به آن مي پردازيم.

از نظر توليد بايد فلز يا آلياژي را تهيه كرد كه به هنگام ساخت سازه در محيط هاي مختلف داراي مقاومت به خوردگي باشد مثلا اضافه كردن 1% قطع به آلياژ هاي 30-70 و 40 و 60 مس و روي مقاومت به خوردگي را در محيط هاي دريايي افزايش مي دهد همچنين مي توان مقدار كمي مس و كروم را به فولادهاي ساختماني كم كربن يا كربن متوسط اضافه نمود. افزودن كروم و نيكل به فولادهاي كم كربن و ايجاد فولادهاي زنگ نزن برنج هاي قلع دار و فولادهاي (Con-Ten) نمونه هايي از روش هايي هستند كه مي توان با ان ها مقاومت به خوردگي را بهبود بخشيد بدون آنكه در خواص مكانيكي آلياژ تغييري ايجاد شود. همچنين از عمليات سطحي نيز مي توان براي بهبود مقاومت به خوردگي استفاده نمد. به اين صورت كه فلز يا الياژ نسبتا ارزاني مانند فولاد ماده كربني را انتخاب نمود و فلزات گران تر مانند كروم يا قلع را براي ايجاد خواص سطحي بر روي آن پوشش داد انتخاب مواد پوشش دهند به ظاهري كه از قطعه انتظار مي رود همچنين به ميزان سادگي اعمال پوشش و محل و شرايط كاربرد آن بستگي دارد اگر هدف از حفاظت از جلوگيري از تشكيل محصول ناخواسته ناشي از خوردگي باشد و تكميل فلزي و سطح غير ضروري باشد آن گاه پوشش هاي غير فلزي مناسب تر خواهد بود. رنگ پوشش تكميل كننده ارزاني است و به آساني مي توان آن را تجديد كرد ولي اگر غير قطعه پوشش شونده بيش از بيست سال باشد استفاده از يك پوشش اوليه داخلي ضروري خواهد بود.

1-2-نظريه الكتروليز

آبكاري الكتروليكي فلزات فرايندي الكتروشيميايي است در حين اين فرآيند واكنش هاي شيميايي در فصل مشترك الكترود و الكترليت انجام مي شود كه منجر به اكسيداسيون و احياء مي شود اگر بخواهيم واكنش مورد نظر را در جهت تصحيح انجام شود بايد از برق D.C استفاده كنيم اثرهاي متعددي در كاتد،آند، و الكتروليت به وجود مي آيند كه همه آنها خود به خود و با هم همزمان هستند و سيستم در تمام مدت در حالت تعادل مي ماند مثل الكتروليزنمك با آند حل شونده يا الكتروليز نمك با آندهاي غير محلول يا الكتروليز اسيد با آند غير محلول.

عوامل زيادي بر حركت يون ها و واكنش آنها در الكترودها اثر مي گذارد يكي از اين عوامل قابليت هدايت الكتروليتي است كه تحت تاثير درجه تفكيك الكتروليت سرعت مهاجرت يون هاي مختلف دماي الكتروليت و غلظت آن قرار مي گيرد. ابتدا به شرح مهمترين عامل در آبكاري يعني پلاريزاسيون مي پردازيم.

1-3-پلاريزاسيون

اختلاف پتانسيل يك الكترود را بين حالت مدار باز و حالتي كه جريان مي گذرد پلاريزاسيون مي گويند پلاريزاسيون با عبور جريان مخالفت مي كنند و نقش كنترل كننده خوردگي را دارد عوامل موثر بر واكنش هايي كه در الكترودها رخ مي دهد موجب پلاريزاسيون مي شود اين پدديه مهمترين عامل در آبكاري است به طور كلي سه نوع پلاريزاسيون فعال سازي (A)، غلظتي (C) ومقاومتي (R) وجود دارد.

1-3-1 پلاريزاسيون فعالسازي:

براي انجام هر واكنش شيميايي و يا الكترود شيميايي به به مينيمم انرژي معيني بر سيم و يا به عبارت ديگر انرژي متوسط واكنش انرژي فعالسازي آن است و بايد هر يون هر عامل واكنش كننده به حد انرژي فعاليت خود برسند تا واكنش دما مقدار آن كم مي شود بعد از قطع جريان در چند ميلي ثانيه لاريزاسيون فعالسازي از بين مي رود.

1-3-2 پلاريزاسيون غلظتي:

بر اثر اختلاف غلظت در اطراف الكترودها، در مقايسه با حجم محلول محلول حاصل مي شود اين اختلاف غلظت در حين الكتروليز به وجود مي آيد زيرا سرعت مهاجرت يون ها در محلول با سرعت حل شدن آن ها يا سرعت رسوب آن ها بر روي الكترودها برابر نيست لذا همواعره در اطراف الكترودها غلظت تغيير مي‌كند و پتانسيل بيشتري براي الكترليز لازم مي شود.

با به هم زدن محلول مي توان پلاريزاسيون غلظتي و لايه نفوذي را تغيير داد با افزايش دما نيز پلاريزاسيون غلظتي كم مي وشد اگر جريان قطع مي شود سن از چند ثانيه پلاريزاسيون غلظتي از بين مي رود با تلاطم نيز محلول لايه نفوذي كوچكتر مي شود و لذا پلاريزاسيون غلظتي كم مي شود و لذا پلاريزاسيون غلظتي كم مي شود.

1-3-3 پلاريزاسيون مقاومتي:

علت اين نوع پلاريزاسيون ايجاد مقاومت اهمي در سيستم است كه باعث افت پتانسيل اهمي مي شود. مقاومت الكتروليت و يا تشكيل فيلم روي سطح الكترد باعث افت ولتاژ مي گردد (رابطه بين تغيير پتانسيل و مقاومت جريان) ZR=R.I

كه R مقاومت فيلم تشكيل شده  و I جريان (A) مي باشد. پس از چند ميكرو ثانيه بعد از قطعه جريان پلاريزاسيون مقاومتي از بين مي رود براي جلوگيري از اين نوع پلاريزاسيون بايد در حين اندازه گيري پتانسيل نوك پل نمكي را تا جائي كه ممكن است نزديك الكترود قرار دارد.

انواع پلاريزاسيون هاي دكر شده در آبكاري اتفاق مي افتد و چگونگي آنها به نوع الكتروليت و شرايط كار بستگي دارد مثلا در الكتروليت هايي كه يون هاي فلزي هيدراته مي شوند ولي كمپلكش نيستند غلظت يون فلزي به اندازه كافي زياد است و پلاريزاسيون غلظتي كم مي باشد و برعكس در الكتروليت هاي سياتيدي پلاريزاسيون غلظتي قابل ملاحظه است زيرا اكثريت يون ها به صورت كمپلكس هستند و فعاليت يون آزاد كم مي باشد.

تحقیق خوردگی سازه ها