فهرست مطالب

علوم و مهندسی خوردگی - سال هشتم شماره 1 (پیاپی 27، بهار 1397)

مجله علوم و مهندسی خوردگی
سال هشتم شماره 1 (پیاپی 27، بهار 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/03/30
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سمیه محمدی * صفحه 7

    در این تحقیق اثر نانوصفحات گرافیت عامل دار (FGNP) در بهبود عملکرد حفاظت از خوردگی پوشش اپوکسی غنی از روی (ZRP) در ترکیب درصد های مختلف از روی و همچنین FGNP بررسی شد. تصاویر TEM و SEM، آزمون های مه نمکی، امپدانس الکتروشیمیایی، تست چسبندگی Pull-off و تست جدایش کاتدیک برای بررسی خواص پوشش ها مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که FGNP قادر به افزایش دوره حفاظت کاتدیک از 14 روز به 42 روز است و همچنین به دلیل ساختار صفحه ای و آرایش منظم در نانوپوشش قادر به افزایش دوره دوم حفاظت (سدی –فیزیکی) در پوشش ZRP است. همچنین نتایج تست چسبندگی نشان داد که FGNP اثر قابل توجهی در افزایش چسبندگی پوشش ZRP دارد و قادر است در طولانی مدت با محدود کردن غلظت OH- در زیرلایه نانوپوشش میزان مقاومت به جدایش کاتدیک را در ZRP به میزان قابل توجهی افزایش و در نتیجه طول عمر مفید این پوشش را افزایش دهد. با توجه به نتایج بدست آمده در این تحقیق، بهترین خواص در نانوپوشش ZRP (سری 75% از پودر روی) حاوی 0/75 درصد از FGNP بدست آمد.

    کلیدواژگان: نانوصفحات گرافیت عامل دار، پوشش غنی از روی، چسبندگی، جدایش کاتدیک
  • روزبه اشعری، عبدالمجید اسلامی *، مرتضی شمعانیان صفحه 21

    چنانچه پوشش نواری از سطح فولاد خط لوله جدا شود، محیطی مستعد برای خوردگی در زیر آن بوجود می آید. پوشش های جدا شده معمولا از نوع نواری (پلی اتیلنی) بوده و می-توانند در زوایا و اشکال مختلف از سطح فولاد خط لوله جدا شوند. علی رغم تحقیقات گسترده در زمینه خوردگی در زیر پوشش های جدا شده، تحقیقات خاصی در رابطه با خوردگی خط جوش فولاد خط لوله در زیر پوشش جدا شده و بررسی تاثیر حفاظت کاتدی انجام نشده است. لذا در این تحقیق با در نظر گرفتن وجود حفاظت کاتدی در محیط شبیه سازی شده خاک، تاثیر جدایش پوشش بر خوردگی خط جوش و شرایط الکتروشیمیایی در زیر پوشش جدا شده بررسی شده است. نتایج نشان داد به دلیل افزایش خوردگی و تولید یون های Fe2+، غلظت یون های H+ در محلول افزایش، و pH با فاصله از دهانه باز پوشش جدا شده کاهش یافته است. همچنین بیشترین میزان خوردگی حفره ای در زیر پوشش جدا شده در نمونه هایی با فاصله ی 8- 12 سانتی متری از دهانه ی پوشش که دارای پتانسیل حفاظتی mVSCE 750- الی mVSCE 810- بودند، مشاهده شد. در نمونه های حاوی خط جوش علی رغم عدم تفاوت چندان در تغییرات پتانسیل و pH نسبت به نمونه های بدنه، خط جوش فولاد خط لوله به دلیل تشکیل پیل های گالوانیکی موضعی تشکیل شده، نرخ خوردگی بالاتری نسبت به بدنه ی فولاد از خود نشان داد. همچنین تغییرات شدت جریان جوشکاری در جوشکاری فولادهای مشابه و غیر مشابه فقط نرخ خوردگی را تغییر داد و تاثیری بر مورفولوژی سطح خورده شده فولاد خط لوله در زیر پوشش جدا شده نداشت.

    کلیدواژگان: خوردگی، فولاد خط لوله، جوش، پوشش جدا شده، حفاظت کاتدی
  • مرتضی فرخی راد، مهرداد محمدعلیپور، تقی شهرابی فراهانی * صفحه 35

    پوشش های نانوکامپوزیتی تیتانیا-نانولوله های هالویزیت (HNTs) با استفاده از روش رسوب نشانی الکتروفورتیک (EPD) روی فولاد زنگ نزن L316 رسوب داده شدند. از سوسپانسیون های دوجزئی ذرات تیتانیا و HNTs (غلظت کل ذرات g/l10 و نسبت های مختلف تیتانیا: HNTs) در اتانول حاوی g/l5/0 پلی اتیلن ایمین (PEI) به عنوان پخش کننده برای EPD استفاده شد. EPD در V60 و زمان های 10 و s60 با استفاده از سل دو الکترودی اجرا شد. پوشش ها در کوره خلا و در دمای C700 به مدت 1 ساعت سینتر شدند. آنالیزهای ریزساختاری، نقشه برداری عنصری و EDX بر روی نمونه ها با استفاده از SEM انجام شد. مشاهده شد که HNTs باعث تقویت ریزساختار پوشش و جلوگیری از ترک خوردن پوشش های رسوب داده شده از سوسپانسیون های حاویwt% 25

    کلیدواژگان: خوردگی، پوشش، نانوکامپوزیت تیتانیا، نانولوله های هالویزیت (HNTs)، رسوب نشانی الکتروفورتیک (EPD)، فولاد زنگ نزن L316
  • حسن پناهی *، عبدالمجید اسلامی، محمدعلی گلعذار صفحه 49

    مبدل آمین یکی از تجهیزات مهم در صنایع پتروشیمی خصوصا فرآیند شیرین سازی گاز طبیعی توسط محلول آمین می باشد. این تجهیز در بین برج های جذب و دفع قرار می گیرد و در بازیافت آمین و جداسازی گازهای اسیدی جذب شده نقش موثری دارد. در تحقیق پیش رو ترک خوردگی و نشتی یک مبدل آمین صفحه ای از جنس فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 بررسی شد. در راستای تعیین علل تخریب، آزمون های میکروسکوپی و ماکروسکوپی بر روی نمونه ای از صفحه مبدل انجام شد. همچنین محلول آمین و گسکت های مورداستفاده جهت آب بندی صفحات نیز آنالیز شدند. پس از ارزیابی های اولیه میکرو ترک هایی در دو سمت صفحه مبدل مشاهده شد. محل قرارگیری میکرو ترک ها معمولا در قوس ها با بیشترین انحنا بود. همچنین بررسی های میکروسکوپی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح ورق آثار خوردگی بین دانه ای را نشان داد که شدت آن در زیر محل قرارگیری گسکت ها بیشتر از سایر نقاط بود. طبق آنالیز شیمیایی انجام شده بر روی محلول آمین، این محلول حاوی فرمات تا 3 برابر حد پذیرفته شده می باشد. نتایج نشان می دهند عمده دلیل ترک خوردگی، خوردگی بین دانه ای توام با تنش در اثر وجود مقدار بالای یون فرمات در محلول آمین و تمرکز تنش در محل گسکت ها می باشد که با انجام آزمون های تکمیلی نظیر خوردگی تنشی توسط U-bend تایید شد.

    کلیدواژگان: ترک خوردگی، خوردگی بین دانه ای، شیرین سازی گاز طبیعی، مبدل آمین
  • کیانوش طاهرخانی، منصور سلطانیه * صفحه 61

    در این پژوهش، هدف بررسی اثر دما و زمان روی خواص خوردگی پوشش نیتریدی ایجادشده روی آلومینیم 1050 به روش نیتروژن دهی پلاسمایی با استفاده از توری فعال آهنی است. عملیات نیتراسیون پلاسمایی با انتخاب زمان های 5 و 10 ساعت در دما های oC 450 و 500 روی آلیاژ آلومینیم خالص در مخلوط گازیN2 %80+H2%20 انجام شد. بررسی های فازی و ریزساختاری به ترتیب با استفاده از دستگاه های پراش اشعه ایکس (GIXRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی-گسیل میدانی (FE-SEM) مجهز به آنالیزور EDS انجام شد. به منظور بررسی مقاومت به خوردگی، آزمون های خوردگی پلاریزاسیون و امپدانس الکتروشیمیایی روی نمونه خام و نمونه های عملیات شده انجام شد. نتایج نشان دادند که پوشش ایجادشده روی سطح نمونه ها از فازهای Fe2-3N و AlN تشکیل شده است. تصاویر میکروسکوپی از سطح نمونه ها، نشان داد که پوشش ایجادشده روی نمونه ها از ذرات نیتریدی با ابعاد نانومتری حدود 85 نانومتر برای نمونه عملیات شده در دمای oC 450 و مدت زمان 5 ساعت تشکیل شده است. همچنین ذرات نیتریدی حدود 233 نانومتر روی سطح نمونه عملیات شده در دمای oC 500 و مدت زمان 10 ساعت تشکیل می شود. با افزایش دما و زمان عملیات نیتراسیون ضخامت لایه ترکیبی از 4 /0∓4/1 میکرومتر به 9/0∓8/5 میکرومتر تغییر می کند. بهترین مقاومت به خوردگی برای نمونه پوشش داده شده در دمای oC 500 برای مدت زمان 10 ساعت اندازه گیری شد. مکانیزم خوردگی پوشش ترکیبی نیتریدی از نوع خوردگی-حفره ای به صورت موضعی است.

    کلیدواژگان: نیتروژن دهی پلاسمایی با توری فعال، آلومینیم 1050، نیترید آهن، نیترید آلومینیم، خوردگی
  • محمدرضا سویزی *، رباب عباسی صفحه 75

    یکی از مهم ترین کاربردهای آلومینیوم، باتری های قلیایی می باشد. مهمترین مانع در این گونه کاربردها، سرعت بالای خوردگی آن می-باشد. پژوهش حاضر راهبردی برای غلبه بر مسئله خوردگی خودبه خودی آلومینیوم با استفاده از یک بازدارنده ارزان، بی خطر و دوست-دار محیط زیست می باشد. در این پژوهش اثر بازداری صمغ عربی (Gum Arabic (GA)) بر خوردگی آلومینیوم در محلول M KOH 4 با آزمون های تولید هیدروژن، پتانسیل مدار باز و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و آنالیز سطح مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشات نشان می دهند که GA از خوردگی آلومینیوم در محیط قلیایی ممانعت می کند و بهره وری بازداری با افزایش غلظت GA، افزایش می یابد. بر اساس اطلاعات به دست آمده مولکول های GA به دلیل داشتن تعداد قابل توجهی گروه های قطبی در ساختارشان با جذب سطحی روی آلومینیوم، سطح آن را مسدود کرده و مانع از خوردگی آن می شوند. نتایج SEM و EDAX نشان می دهند که در حضور GA میزان خوردگی به وضوح کاهش یافته ولایه محافظتی پایداری سطح آلومینیوم را می پوشاند. نمودارهای پلاریزاسیون هم بیانگر این هستند که مکانیسم حفاظت GA به صورت بازدارنده مختلط می باشد.

    کلیدواژگان: آلومینیوم، صمغ عربی، خوردگی، بازدارنده، روش های الکتروشیمیایی
  • فائزه راعی شهرضا، نسرین سلطانی *، ناهید توکلی، حسین صلواتی، مریم خیاط کاشانی صفحه 87

    در این تحقیق، تاثیر عصاره شاه تره، به عنوان بازدارنده طبیعی، بر خوردگی کربن استیل در محلول هیدروکلریک اسید 2 مولار با استفاده از روش های الکتروشیمیایی پلاریزاسیون و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج نشان می دهند که عصاره شاه تره در غلظت g/L 0/2 دارای میانگین درصد 97/94 است که بیانگر این است که عصاره بازدارنده بسیار خوبی است. منحنی های پلاریزاسیون نشان دادند که این بازدارنده از نوع مختلط (کاتدی/آندی) است. با توجه به نتایج حاصله، درصد بازدارندگی با افزایش غلظت بازدارنده افزایش می یابد. بررسی اثر دما بر کارآرایی عصاره به روش الکتروشیمیایی پلاریزاسیون در محدوده دمایی °C 65- 35 انجام شد و کاهش در کارآرایی عصاره با افزایش دما را نشان داد. جذب بازدارنده در این محدوده دمایی، از هم دمای جذب لانگمویر تبعیت می کند. پارامترهای ترمودینامیکی جذب (ΔGads و Kads) بازدارنده با استفاده از هم دمای جذب به دست آمد. مقدار ΔGads برای همه دماها نزدیک به kJ mol-1 16 – به دست آمد که بیانگر جذب الکتروستاتیکی (جذب فیزیکی) مولکول های عصاره بر سطح فلز است. پارامترهای فعال سازی فرآیند جذب از قبیل انرژی فعال سازی Ea، آنتالپی فعال سازی ΔH* و آنتروپی فعال سازی ΔS* با بررسی اثر دما بر عملکرد بازدارنده ها حاصل شد. مقدار انرژی فعال سازی محلول اسیدی حاوی عصاره بزرگ تر از محلول اسیدی بدون عصاره است که این مطلب جذب فیزیکی را تایید می نماید.

    کلیدواژگان: بازدارنده طبیعی، کربن استیل، هیدروکلریک اسید، عصاره شاه تره، روش الکتروشیمیایی پلاریزاسیون، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی
|
  • S. Mohammadi Page 7

    In this research, the effect of functionalized graphite nano-platelets (FGNP) on improvement of corrosion
    protection of zinc rich epoxy coating in different percentages of FGNP and zinc powder were investigated.
    TEM and SEM analysis, salt spray, electrochemical impedance spectroscopy, Pull- off adhesion and cathodic
    delamination tests were used for evaluation of the coatings. The results showed that FGNP is able to enhance
    the cathodic protection duration of ZRP from 14 days up to 42 days. Also, due to its lamellar structure, and
    regular arrangements in nano-coating, FGNP is able to increase the second stage of ZRP corrosion protection
    (barrier protection). The adhesion test results showed FGNP has a significant effect on adhesion strength
    enhancement and by limiting OH- contents under layer the nano-coating enhances the cathodic delamination
    resistance. So the service life of the nano- coating is increased. The best results were obtained for zinc rich
    coating contains 75% of zinc dust with 0.75% wt of FGNP.

    Keywords: Functionalized Graphite Nano-Platelets, Zinc Rich Coating, Adhesion, Cathodic Delamination
  • R. Ashari, A. Eslami*, M. Shamanian Page 21

    If tape coating gets disbonded from pipeline surface, an appropriate environment for corrosion can be formed under the disbonded coating. Disbonded coatings are usually tape (Poly-ethylene) coatings and can get disbond in different morphologies. Despite extensive researches on corrosion under disbonded coatings, there are limited studies about the pipeline weld line corrosion and electrochemical condition under disbonded coatings. Therfore in this study, the effect of cathodic protection (CP) on electrochemical and corrosion of weld and base metal of pipeline steel under disbonded coating were investigated. Results showed that due to increase in corrosion rate and production of Fe2+, there was increase in H+ concentraion and drop in pH with increase in distnace respective to the open mouth (OM) of the simulated coating disbondment. Also, significant pitting corrosion was observed at 8-12 cm from the OM where it had CP protection of -750 mVSCE to -810 mVSCE. For welded samples, due to formation of localized galvanic cells despite the insignificant difference in pH and potential distrbution under the simulated coating disbondment, higher corrosion rates in comparsion to base alloy was obsrved. Also change in welding current of similar and dismilar welds only affected the corrosion rate of pipeline steel, and did not affect the corrosion morphology of pipline steel under coating disbondment.

    Keywords: Corrosion, Pipeline, Weld, Coating Disbondment, Cathodic Protection
  • M. Farrokhi-Rad, M. Mohammadalipour, T. Shahrabi Page 35

    Titania-halloysite nanotubes (HNTs) nanocomposite coatings were electrophoretically deposited on the 316L stainless steel substrate. Two-component suspensions of titania and HNTs particles (different ratios of titania : HNTs wt% and constant particles concentration of 10g/l) in ethanol with 0.5g/l of polyethyleneimine (PEI) as the dispersant were used for electrophoretic deposition (EPD) experiments. EPD was performed at 60V for 10 and 60s using a two-electrode cell. Coatings were sintered in vacuum furnace and at 700˚C for 1h. Microstructural, element mapping and EDX analysis were performed on the coatings using a SEM. It was found that HNTs reinforce the microstructure of coatings and prevent from the cracking of coatings deposited from the suspensions with HNTs>25wt%. The corrosion rate of substrate coated at 10 and 60s using the suspensions with different ratios of titania: HNTs was measured by electrochemical polarization technique in Ringer solution and at 37˚C. The corrosion rate of substrates coated for 60s decreased as the HNTs content increased in the suspension due to the crack-free microstructure of prepared coatings. However, the corrosion rate of substrates coated at 10s increased as the HNTs content increased in the suspensions due to the less packing density and thickness of prepared coatings.

    Keywords: Corrosion, Coating, Titania-halloysite nanotubes (HNTs) nanocomposite, Electrophoreticdeposition (EPD), 316L stainless steel
  • H. Panahi*, A. Eslami, M.A. Golozar Page 49

    Amine exchanger is an important equipment which used petrochemical industries especially in gas sweetening plants. This equipment set between absorption and stripper towers and plays a vital role in amine solution regeneration process. This study investigates cracking and leakage of a UNS S30400 type stainless steel plate in an amine exchanger unit. In this regard, micro and macro examinations were performed on the plate. Also amine solution and gasket material were analyzed. After primary examinations micro cracks were observed on both sides of the plate, especially in the area with the most curvature. Also Scanning Electron Microscope examinations revealed signs of interganular corrosion which were more severe under the gasket region of the plate. Based on chemical analysis of amine solution the formate anions are three times more than accepted amounts. Results showed that the main reason of cracking was intergranular corrosion accompanied by stress. High concentration of formate in amine solution, and also high level of stress under gasket region, should have encouraged the corrosion and cracking which verifird by U-bend tests.

    Keywords: Exchanger, Cracking, Gas plant, Intergranular Corrosion
  • K. Taherkhani, M. Soltanieh Page 61

    In this research, the effect of time and temperature of active screen plasma nitriding (ASPN is a novel method of coating) treatment on the surface properties of aluminum alloy 1050 was investigated. Al1050 samples were subjected to ASPN treatment in an atmosphere of %20H2-%80N2 at temperatures of 450oC and 500oC for 5 and 10 hours. The obtained phases and microstructure were studied by Grazing Incidence X-ray Diffraction (GIXRD) and Field Emission-Scanning Electron Microscope (FE-SEM) equipped with EDS analyzer. The corrosion resistance of treated and untreated samples was investigated by polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements. The results showed that the formed layer on the surface of specimens consists of Fe2-3N and AlN phases. Microscopic evaluations revealed that the ASPN treatment for 5 hours at 450oC resulted in the formation of nitride grains with an average diameter of ~85nm, while the average size of nitride grains after 10 hours treatment at 500oC was about 233 nm. In addition, as the time and temperature of ASPN treatment increased, the thickness of nitride layer increased from 1.4±0.4 to 5.8±0.9 micrometer. The best corrosion resistance, were measured in the sample of plasma nitrided at 500oC and 10h. The corrosion mechanism of the nitride coating was localized pitting corrosion.

    Keywords: Active screen plasma nitriding, Al1050, Iron nitride, Aluminium nitride, Corrosion
  • M. R. Sovizi *, R. Abbasi Page 75

    One of the most important uses of aluminum is alkaline batteries. The main obstacle of such applications is its high corrosion rate.The present work is a trial to overcome the self-corrosion issue of aluminum and find out a cheap, safe and eco-friendly inhibitor. In this research the inhibition effect of Gum Arabic (GA) on the aluminum corrosion in 4 M KOH solution has been investigated by hydrogen evolution test, open circuit potential (OCP), potentiodynamic polarisation and the surface analysis method. The Obtained results showed that GA prevents aluminum corrosion in alkaline media and inhibition efficiency (IE%) enhances with the increase in the concentration of GA and decrease with the increase in the temperature. At the highest concentration of GA (at 25°C) the inhibition efficiency is 75.25%. Also the Kads value reduce with the increase in the temperature, which indicates that inhibitor molecules physically adsorbed on aluminum surface. Due to the presence of significant amount of polar groups in GA structure, it blocks the surface of the aluminum by adsorption onto its surface, prevents its corrosion. SEM and EDAX results showed that in the presence of GA, the corrosion rate is clearly reduced and a stable protective layer cover the aluminum surface. The potentiodynamic polarisation results also indicate that the GA acts as a mixed type inhibitor.

    Keywords: Aluminum, Gum Arabic, Corrosion, Inhibitor, Electrochemical Methods
  • F. Raei Shahreza, N. Soltani, N. Tavakkoli, H. Salavati, M. Khayatkashani Page 87

    In this study, effect of Fumaria officinalis extract, as a natural inhibitor, on the corrosion of carbon steel in hydrochloric acid solution has been studied by using electrochemical polarization and electrochemical impedance spectroscopy methods. The results show that the Fumaria officinalis extract have 94.97% mean efficiency at 2.0 g/L concentrations which shows that this extract is a fairly good inhibitor. Polarization curves indicated that this inhibitor is a mixed (cathodic/ anodic) one. According to the obtained results, inhibition efficiency increases by increasing the inhibitor concentration. Investigation of the effect of temperature on the efficiency of the extract was done by electrochemical polarization method in the range of 35- 65°C which shows that efficiency of the extract decrease by increasing the temperature. Adsorption of inhibitor follows the Langmuir adsorption isotherm in this range of temperature. Thermodynamic adsorption parameters (Kads, ΔGads) of inhibitor were calculated by using the Langmuir adsorption isotherm. The values of ΔGads for all temperatures were close to -16 kJ mol-1, which indicates the electrostatic adsorption (physical adsorption) of the extracts molecules on the surface of the metal. Activation parameters of the corrosion process such as activation energies, Ea, activation enthalpies, ΔH* and activation entropies, ΔS*, were calculated by the obtained corrosion rates at different temperatures. The amount of activation energy of the acid solution with the extract is larger than it without the extract which confirm that the adsorption is physical.

    Keywords: Natural inhibitor, Carbon steel, Hydrochloric acid, Fumaria officinalis extract, Electrochemicalpolarization method, Electrochemical impedance spectroscopy