فایل مارکت

تحقیق مقاومت به خوردگي براي 3 نوع فولاد ميكروآلياژي و 2 نوع فولاد ساده تقويت شده

چكيده :

در اين پروژه مقاومت به خوردگي براي 3 نوع فولاد ميكروآلياژي و 2 نوع فولاد ساده تقويت شده ارزيابي مي شود . فولاد ميكروآلياژ محتوي غلظتي از كرم و مس و فسفر به مقدار كم مي باشد . كه گران و مهم تر از كاربرد فولاد معمول تقويت شده مي باشد. مقدار فسفر فولاد ميكروآلياژ از مقداري كه استاندارد ASTM‌  اجازه مي دهد تجاوز مي كند و ديگر فولاد ميكروآلياژي ما محدودة نرمالي از فسفر را دارا مي باشد. اين 3 نوع فولاد ميكروآلياژي ، يكي از فولادهاي معمولي عمليات حرارتي پذيرند كه توسط پروسه هاي دمايي به شكل كوئينچ كردن و تمپر كردن برروي فولاد كه مستقيماً پس از نورد مي‌باشدو برروي ديگر فولاد معمولي نورد گرم انجام شده است .در مطالعه اين پروژه متوجه مي شويم كه خورده شدن فولاد ميكروآلياژي فقط نصف سرعت خوردگي فولاد تقويت شده معمولي مي باشد. اگر فولادها پوشش هاي epoxy داشته باشند كاهش نرخ نسبي خوردگي تا يك دهم مي باشد .

در اين پروژه آزمايش هاي سريع‌اي بر روي فولادها انجام مي شود ، پتانسيل خوردگي،ماكروسل خوردگي و 3  آزمايشBench scale :

Southern Exposure  وCracked Beam و G109. براي ارزيابي فولاد از پتانسيل خوردگي و سرعت خوردگي استفاده مي‌‌كنيم. براي خاصيت مكانيكي فولاد از آزمايش هاي خمشي و كشش استفاده مي كنيم . نتايج نشان مي دهد كه پتانسيل خوردگي اين 5 فولاد تقريباً تمايل يكساني به خورده شدن دارند . در آزمايش Bench – Scale فولاد ميكروآلياژ با محتوي فسفري منظم (CRT ) پايين‌ترين خسارت خوردگي را از خود نسبت به فولاد معمولي نشان مي دهد .

اگرچه در آزمايش G109 فولاد CRT مقاومت به خوردگي بيشتري از خود نسبت به فولاد ساده نشان ميدهد . در آزمايش Cracked beam بعد از 70 هفته فقط 4% خسارت خوردگي در فولاد معمولي داريم . در آزمايش Southern exposure فولاد CRT نسبت به فولاد معمولي از يك دوره مناسب11% خسارت خوردگي داريم .

خاصيت مكانيكي فولاد ميكروآلياژي مشابه ديگر فولادهاي ساده مي باشد و فسفر زياد تأثيري روي خاصيت مكانيكي ندارد.

فهرست مطالب

عنوان ……………………………………………………………………………………………………. صفحه

چكيده………………………………………………………………………………………………………

فصل اول: مقدمه

1-1-تعريف  خوردگي ……………………………………………………………………………….

2-1-محيط هاي خورنده………………………………………………………………………………

3-1- فولادهاي كم آلياژ……………………………………………………………………………….

1-3-1-اثرات افزودني هاي ميكروآلياژ كننده ……………………………………………………

2-3-1-انواع گوناگون فولادهاي فريت –  پرليت ميكروآلياژ شده ………………………….

1-2-3-1-فولادهاي ميكرو آلياژ شده وانادييم ………………………………………………….

2-2-3-1-فولادهاي ميكروآلياژ شده نيوبيوم……………………………………………………..

3-2-3-1-فولادهاي ميكروآلياژ شده وانادييم_نيوبيوم………………………………………….

4-2-3-1-فولادهاي ميكروآلياژ شده موليبدن _نيوبيوم…………………………………………

5-2-3-1-فولادهاي ميكروآلياژشده وانادييم_نيتروژن…………………………………………

6-2-3-1-فولادهاي ميكروالياژشده  تيتانيوم……………………………………………………..

7-2-3-1-فولادهاي ميكروآليژ شده نيوبيوم_تيتانيوم……………………………………………

8-2-3-1-فولادهاي ميكرو آلياژ شده تيتانيوم_وانادييم ……………………………………….

فصل دوم : مروري بر منابع

1-2-  خوردگي فولاد در بتن………………………………………………………………………..

2-2- روش هاي نمايش ‌خوردگي………………………………………………………………….

1-2-2-  پتانسيل خوردگي …………………………………………………………………………….

2-2-2- سرعت خوردگي ماكروسل……………………………………………………………….

3-2-2- مقاومت پلاريزاسيون ………………………………………………………………………

3-2- آزمايش هاي خوردگي…………………………………………………………………………

1-3-2- آزمايش هاي ارزيابي سريع ………………………………………………………………

2-3-2- آزمايش Bench – Scale………………………………………………………………

4-2- روش كار…………………………………………………………………………………………

5-2- فولاد تقويت شده ……………………………………………………………………………..

6-2- آزمايش ارزيابي سريع ………………………………………………………………………..

1-6-2- ‌شرح آزمايش ……………………………………………………………………………….

1-1-6-2- آزمايش پتانسيل خوردگي ……………………………………………………………

2-6-2- خاصيت نمونه هاي آزمايش ……………………………………………………………..

3-6-2- برنامه آزمايش ………………………………………………………………………………

7-2- آزمايشات  Bench – Scale………………………………………………………………

1-7-2- روش آزمايشات ……………………………………………………………………………

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 كار آزمايش هاي Southern Exposure و Cracked Beam

5-1-7-2- روش آزمايش ASTM G109……………………………………………………

2-7-2- آماده سازي نمونه هاي آزمايش …………………………………………………………

3-7-2- موادهاي مورد نياز ………………………………………………………………………….

8-2-  آزمايش مكانيكي ………………………………………………………………………………

9-2 – آزمايشات ارزيابي سرعت……………………………………………………………………

1-9-2- آزمايش پتانسيل خوردگي ………………………………………………………………..

2-9-2- آزمايش خوردگي ماكروسل………………………………………………………………

10-2- آزمايشات Bench- Scale……………………………………………………………….

1-10-2- آزمايش Southern Exposure…………………………………………………..

2-10-2- آزمايش هاي Cracked beam ……………………………………………………

3-10-2- آزمايش هاي ASTM G109 ………………………………………………………

4-10-2- مشاهده و نمايش نمونه ها ……………………………………………………………..

11-2-  آزمايش هاي مكانيكي………………………………………………………………………

فصل سوم: نتيجه گيري و پيشنهاد

1- نتايج……………………………………………………………………………………………………

2- پيشنهاد………………………………………………………………………………………………..

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

منابع و مآخذ………………………………………………………………………………………………

فهرست اشكال

عنوان ……………………………………………………………………………………………………. صفحه

1-2- آزمايش يك` پتانسيل خوردگي بر روي نمونه ي بتني………………………………….

2-2- آزمايش ماكروسل بر روي ميله هاي ساده…………………………………………………

3-2- آزمايش ماكروسل بر روي نمونه ي بتني…………………………………………………..

4-2-  ‍آزمايش ماكروسل براي خواندن پتانسيل خوردگي……………………………………..

5-2- نمونه  ملاتي……………………………………………………………………………………..

6-2- نمونه  southern Exposure……………………………………………………………

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

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

8-2- مقدار پتانسيل متوسط الكترود اشباع كلومل براي ميله هاي ساده در يون NaCl    1.          6 مولار

9-2-جعبه ترميتال براي آزمون Bench-Scale…………………………………………………

10-2- مقدار پتانسيل متوسط خوردگي الكترود اشباع شده كلومل براي ميله هايي كه در بتن فرو رفته (دريون NaCl  0.4 مولار)……………………………………………………………………………………………………….

11-2- مقدار پتانسيل متوسط خوردگي الكترود اشباع شده كلومل براي نمونه هاي ملاتي در بتن فروشده ( در يون NaCl  1.6مولار)…………………………………………………………………………………………………

12-2- سرعت خوردگي متوسط آزمايش ماكروسل براي ميله هاي ساده در يون NaCl 1.6 مولار.

13-2- سرعت خوردگي متوسط آزمايش ماكروسل براي نمونه هاي در ملات فرو برده شده با سر پوش پليمري در انتهاي ميله ها در يون NaCl   0.4 مولار…………………………………………………………………………..

14-2- سرعت خوردگي متوسط آزمايش ماكروسل براي ميله هاي در بتن فرو برده شده با سرپوش پليمري در يون1.6 NaCl مولار………………………………………………………………………………………………………..

15-2- سرعت متوسط  خوردگي آزمايش ماكروسل براي نمونه هاي درملات فروبرده شده بدون سرپوش در يون NaCl 0.4 مولار………………………………………………………………………………………………………..

16-2- سرعت متوسط خوردگي آزمايش ماكروسل براي ميله هاي فرو برده شده دربتن سرپوش دريون  NaCl 1.6 مولار

17-2- آزمايش      _Southern Exposure سرعت متوسط خوردگي………………

18-2- آزمايش Southern Exposure_ سرعت متوسط خوردگي براي فولادهاي شده.

19-2- آزمايش Southern Exposure_ مجموع خسارت خوردگي………………….

20-2- آزمايش Southern Exposure_  مجموع خسارات خوردگي براي فولادهاي تركيب شده.

21-2- آزمايش Southern Exposure  – پتانسيل متوسط خوردگي براي قسمت بالاي نمونه هاي فولادي

22-2- آزمايش Southern Exposure  – پتانسيل متوسط خوردگي براي قسمت بالاي فولادهاي تركيب شده.

23-2- آزمايش Southern Exposure   – پتانسيل متوسط خوردگي براي قسمت پايين نمونه ها با حضور الكترود مس _مس……………………………………………………………………………………………………….

24-2- آزمايش Southern Exposure   – پتانسيل متوسط خوردگي براي قسمت پايين (نمونه هاي تركيب شده) با حضور الكترود مس _مس………………………………………………………………………………………

25-2- آزمايش Southern Exposure  – مقاومت متوسط ماده به ماده………………

26-2- آزمايش Southern Exposure   – مقاومت متوسط ماده به ماده براي نمونه هاي  شده.

27-2- آزمايش Cracked beam –  سرعت متوسط خوردگي……………………………

28-2- آزمايش Cracked beam   – مجموع خسارت متوسط خوردگي………………

29-2- آزمايش Cracked beam   – پتانسيل متوسط خوردگي براي قسمت بالاي نمونه ها با حضور الكترود مس – مس

30-2- آزمايش Cracked beam   – پتانسيل متوسط خوردگي براي قسمت پايين نمونه ها با حضور الكترود مس – مس

31-2- آزمايش Cracked beam   – مقاومت متوسط ماده به ماده………………………

32-2- آزمايش G109 – سرعت متوسط خوردگي…………………………………………..

33-2- آزمايش G109- مجموع متوسط خسارت خوردگي…………………………………

34-2- آزمايش  G109- پتانسيل متوسط خوردگي براي قسمت بالاي نمونه ها با حضور الكترود مس- مس

35-2-آزمايش  G109- پتانسيل متوسط خوردگي براي قسمت پاييني با حضور الكترود مس – مس

36-2- آزمايش G109-  مقاومت متوسط ماده به ماده……………………………………….

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

38-2- ضخامت ترك بر روي نمونه SE – CRPT1 / N-3……………………………..

39-2- توليد خوردگي بر روي قسمت بالايي نمونه SE-N-3……………………………..

40-2- توليد خوردگي بر روي بالاي ميله ي نمونه SE-CRPT2-1……………………..

41-2- توليد خوردگي بر روي بالاي ميله ي نمونهSE-CRT-1  (نماي جانبي)……….

42-2- توليد خوردگي بر روي پايين ميله ها براي نمونه SE-CRPT2-1………………

فهرست جداول

عنوان ……………………………………………………………………………………………………. صفحه

1-2-   الكترودهاي استاندارد مرجع………………………………………………………………..

2-2-توضيح نيم سلول ( ASTM C876 )…………………………………………………….

3-2- حالت هاي شيميايي فولادهاي تقويت شده (%)………………………………………….

4-2- حالت هاي مكانيكي فولادهاي تقويت شده……………………………………………….

5-2- مقادير گوناگون پتانسيل خوردگي در روز 40 م…………………………………………

6-2- سرعت خوردگي آزمايش ماكروسل در مدت 100 روز()……………………

7-2- سرعت خوردگي آزمايش Bench – Scale در 70هفته( )………………..

8-2- خسارت خوردگي آزمايش Bench – Scale در 70 هفته………………………….

9-2-  مقاومت ماده به ماده ي اندازه گيري شده در آزمايش Bench – Scale ……….

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

11-2- مقدار ولتاژ پتانسيل خوردگي ماده ي بالايي با حضور الكترود اشباع شده مس- مس  در آزمايش Bench – Scale  به مدت 70 هفته…………………………………………………………………………………………….

12-2- پتانسيل خوردگي اندازه گيري شده درآزمايش Bench–Scale به مدت
70 هفته…………………………………………………………………………………………………..

13-2- آزمايش هاي مكانيكي …………………

فصل اول

مقدمه

1-خوردگي

1-1-تعريف  خوردگي

خوردگي را تخريب يا فاسد شدن يك ماده در اثر واكنش با محيطي كه در آن قراردارد تعريف مي كنند و بعضي ها اصرار دارند كه اين تعريف بايستي محدود به ‌فلزات باشد . ولي بايستي براي حل اين مسئله هم فلزات و هم غير فلزات را در نظر بگيريم .

مثلاً‌تخريب رنگ و لاستيك بوسيله نور خورشيد يا مواد شيميايي ، خورده شدن جدارة كوره فولاد سازي ، و خوره شدن يك فلز جامد بوسيله مذاب يك فلز ديگر و حتي خورد شدن فولادي كه در داخل تيرهاي بتني برق قرار دارد تماماً خوردگي ناميده مي شوند.

2-1- محيط هاي خورنده :

عملاً‌كليه محيط ها خورنده هستند،‌لكن شدت خورندگي آنها متفاوت است . مثالهايي در اين مورد عبارتند از : هوا ، رطوبت  آبهاي تازه ، مقطر،‌نمكدار و معدني . اتمسفرهاي روستائي، شهري،‌صنعتي ، بخار و گازهاي ديگر مثل كلر- آمونياك –سولفور هيدروژن ، دي اكسيد گوگرد وگازهاي سوختني، اسيدهاي معدني مثل اسيد كلريدريك، سولفوريك و نيتريك، اسيدها‌ي‌آلي مثل اسيد نفتيك‌، استيك و فرميك، قليائي ها ، خاكها ، طلاها، روغنهاي نباتي و نفتي و انواع و اقسام محصولات غذائي، بطور كل مواد «‌معدني » خورنده تر از مواد «‌آلي » مي باشند. مثلاً‌خوردگي در صنايع نفت بيشتر در اثر كلرور سديم ، گوگرد ، اسيد سولفوريك و كلريدريك و آب است تا بخاطر روغن ، نفت و بنزين .كاربرد درجه حرارتهاي فشارهاي بالا در صنايع شيميايي باعث امكان پذير شدن فرآيندهاي جديد با بهبود فرآيندها قديمي شده است ، به عنوان مثال ( راندمان بالاتر ) سرعت توليد بيشتر ، يا تقليل قيمت تمام شده . اين مطلب همچنين در مورد توليد انرژي از جمله انرژي هسته‌‌اي ، صنايع فضائي و تعداد بسيار زيادي از روشها و فرآيندها صادق است . درجه حرارتها و فشارهاي بالاتر معمولاً باعث ايجاد شرايط خوردگي شديدتر مي گردند بسياري از فرآيندها و عمليات متداول امروزه بدون استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگي غير ممكن ياغير اقتصادي مي باشند.

زنگ لفظي است كه براي آلياژهاي آهني به كار برده مي شود. زنگ از اكسيدهاي آهن تشكيل شده و معمولاً‌اكسيد نيتريك هيدراته است . موقعي كه در يك آگهي تجاري ادعا مي شود كه يك آلياژ غير آهني زنگ نمي زند ، ادعايي بيش نيست و لكن بدان معني نسبت كه آن فلز خورده نخواهد شد

3-1- فولادهاي كم آلياژي:

فولادهاي كربني با يك يا چند عنصر كرم ، نيكل ، مس ، موليبدن ، فسفر واناديم، به مقادير چند درصد يا كمتر از فولاد كم آلياژي مي نامند. مقادير بالا از عناصر الياژي معمولاً براي خواص مكانيكي و سختي پذيري است . از نقطه نظر مقاومت در برابر خوردگي محدودة تا ماكزيمم 2 درصد بيشتر مورد توجه است . در اين محدوده  استحكام فولادها بالاتر از فولادهاي ساده كربني بوده ولي مهمترين  خاصيت آنها مقاومت خيلي بهتر در برابر خوردگي آتمسفري است .گاهي اوقات در محيط هاي آبي نيز اين فولادها داراي مزايائي مي باشند

1-3-1- اثرات افزودني هاي ميکروآلياژ کننده :

اين بخش بر روي فولادهاي پرليت – فريت ميکروآلياژ شده تاکيد کرده است ، که از افزودني هاي عناصر آلياژ کننده مثل نيوبيوم و واناديوم براي بالا بردن کربن و يا محتواهاي منگنز استفاده مي کند ( و به اين ترتيب توانايي حمل بار بالا مي رود ) بررسي هاي گسترده در طول دهه 1960 بر روي اثرات نيوبيوم و واناديوم روي خصوصيات مواد يا مصالح درجه ساختماني باعث کشف اين موضوع گرديد که مقادير کم نيوبيوم، واناديوم هر کدام (10/0% ) فولادهاي استاندارد کربن – منگنز را بدون تداخل با بعمل آوري بعدي مستحکم و قوي مي سازند مقدار کربن نيز مي تواند کم شود تا هم قابليت جوش را بالا ببرد و هم چقرمگي را ، چون اثرات مقاومت دهندگي نيوبيوم و واناديوم بخاطر کاهش در استحکام ناشي از کاهش در مقدار کربن جبران مي شوند .

خصوصيات مکانيکي فولادهاي کم آلياژ داراي استحکام بالاي ميکرو آلياژ شده ، فقط در صورت افزايش عناصر ميکرو آلياژ کننده حاصل مي شوند . لازمه ي وجود آستنيت که به اثرات پيچيده طرح آلياژ و تکنيک هاي نورد کاري بستگي دارد ،  نيز يک فاکتور مهم در تصفيه دانه اي فولادهاي کم آلياژ داراي استحکام بالاي نورد گرم است . تصفيه دانه اي در صورت وجود آستنيت با روش هاي نورد کاري کنترل شده ، باعث چقرمگي بالا و استحکامهاي تسليم زياد در رنج 345 تا 620 مگا پاسکال(ksi 90 تا 50) مي شود. ]1[

اين توسعه فرآيندهاي نوردکاري کنترل شده همراه با طرح آلياژ، سطوح استحکام تسليم بالايي را توليد کرده است که با پايين آمدن تدريجي مقدار کربن توام مي باشد بسياري از فولادهاي کم آلياژ داراي استحکام بالا ميکروآلياژ شده اختصاصي ، مقادير کربن به كمي 60/0% و يا حتي كمتر دارند ، با اين حال هنوز مي توانند استحکام تسليم حدود 485 مگا پاسکال (ksi 70) را توسعه داده و ايجاد نمايند . استحکام تسليم بالا  ، با اثرات ترکيبي اندازه دانه ريز ايجاد شده و در طول نورد کاري گرم کنترل شده و استحکام دهندگي رسوب حاصل مي شود که اين خصوصيت ناشي از حضور واناديوم ، نيوبيوم و تيتانيوم است .

2-3-1- انواع گوناگون فولادهاي فريت – پرليت ميکروآلياژ شده عبارتند از :

1-2-3-1-فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم

2-2-3-1-فولادهاي ميکروآلياژ شده نيوبيوم

     3-2-3-1-فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم – نيوبيوم

4-2-3-1- فولادهاي موليبدن – نيوبيوم

5-2-3-1-فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم – نيتروژن

6-2-3-1-فولادهاي ميکروآلياژ شده تيتانيوم

7-2-3-1-فولادهاي ميکروآلياژ شده نيوبيوم – تيتانيوم

8-2-3-1-فولادهاي ميکروآلياژ شده تيتانيوم – واناديوم

اين فولادها ممکن است شامل عناصر ديگري هم باشند تا مقاومت خوردگي بالايي داشته باشند و مقاومت محلول جامد را بالا برده و قابليت سخت کاري زيادي را در بر بگيرند(اگر محصولات تغيير شکل غير از فريت – پرليت بهينه باشند) ]1[.

1-2-3-1- فولادهاي ميکروآلياژ شده واناديوم :

تهيه و توسعه فولادهاي حاوي واناديوم مدت کوتاهي پس از تهيه فولادهاي هوازدگي رخ مي‌دهد و محصولات نورد شده صاف با بيش از 10/0%  واناديوم بطور وسيعي در شرايط نورد گرم بکار مي روند فولادهاي حاوي واناديوم نيز در شرايط نورد کنترل شده ، نرمال شده و يا کوئنچ و تمپر شده بکار مي روند .

واناديوم با تشکيل ذرات رسوب ريز ( با قطر 5  الي 100 نانومتر ) V (CN) در فريت در طول سرد سازي پس از نورد گرم به قوي ساختن کمک مي کند . اين رسوبات واناديوم ، که به پايداري رسوبات نيوبيوم نيستند ، محلول در همه دماهاي عادي نورد کاري هستند که براي ايجاد فريت دانه ريز مفيد مي باشند (بخش فولادهاي ميکروآلياژ شده نيوبيوم  در اين تحقيق را مشاهده نماييد)  قوي ساختن به وسيله واناديوم ، بين 5تا 15 مگا پاسکال ( ksi 2 و 7/0 ) در هر 01/0 ترکيب شيميايي واناديوم است و اين حد متوسط به مقدار کربن و سرعت سرد سازي حاصل از نورد گرم بستگي دارد ( و بنابراين به ضخامت مقطع نيز بستگي دارد ) سرعت سرد سازي که با دماي نورد گرم و ضخامت مقطع معين مي شود برروي قوي ساختن سطح رسوب در فولاد 15/0% واناديوم تاثير مي گذارد که در شکل 1-1 نشان داده شده است .