بخشی از مقاله
چکیده
آلومینیم فلزی است فعال که درمحیطهای آبی خورده میشود، اما در تماس با اکسیژن لایه نازک و محافظی - - Al2O3 در سطح آن تشکیل میشود که میزان خوردگی را کاهش میدهد. لایه محافظ آلومینا در محیطهای خنثی بطور کامل و در اغلب محیطهای اسیدی پایدار است اما در محیطهای قلیایی از بین می رود. باتوجه به خوردگی مخازن اسید نیتریک دودکننده و دریچههای نگهدارنده به ترتیب ازجنس آلومینیم سری ۰۰۰۵ و ۰۰۰۱ در محیطهای صنعتی در این تحقیق به بررسی خوردگی و کاربرد دو روش حفاظت آندی - آندایزینگ - و استفاده از ممانعت کننده و اثرات آنها بر تغییرات سرعت خوردگی پرداخته شده است.
مقدمه
اکسید آلومینیم یا آلومینا در اغلب محیطهای اسیدی و محیطهای خنثی پایدار است اما رفتار آلومینیم در اسیدها به شرایط مختلفی ازجمله نوع اسید، غلظت، ناخالصیهای موجود، دما، تلاطم و عناصر افزودنی بستگی دارد. در محیط اسید نیتریک اغلب از فولادها و آلیاﮊهای زنگنزن و یا چدنهای پر سیلسیم استفاده میشود که مقاومت کافی در برابر اسید نیتریک از خود نشان میدهند. آلومینیم و آلیاﮊهای آن نیز در اسید نیتریک قوی مقاومت عالی داشته لیکن در غلظتهای پایین به سرعت خورده میشوند. در دمای اتاق و در اسیدهای قوی سرعت خوردگی کمتر از mpy۳ است که به مدت زمان تماس نیز بستگی دارد و در زمانهای طولانی سرعت خوردگی تقریبا صفر است.[1,2] تجمع رسوبات بر روی سطح و در زوایا باعث کاهش غلظت در زیر رسوبات و خوردگیهای شدید موضعی خواهد شد.
بعلاوه اتصال گالوانیکی آلومینیم با فولاد نیز خوردگی را تسریع میکند. هر چند آلومینیم و فولاد هر دو در این محیط - اسید نیتریک - مقاومند اما در حالت زوج گالوانیکی آلومینیم آند و فولاد کاتد خواهند بود و لذا تماس این دو در حضور اسید نیتریک بر شدت خوردگی آلومینیم خواهد افزود.[1] در مخازن اسید نیتریک که از جنس آلومینیم سری ۰۰۰۵ میباشد دیده شده که خوردگی موضعی در زیر رسوبات و دریچههای نگهدارنده از جنس آلومینیم سری ۰۰۰۱ پدید میآید که علت آن بدرستی مشخص نیست. لذا در این تحقیق به بررسی این پدیده در این دو نوع آلیاﮊ آلومینیم و روشهای جلوگیری از آن پرداخته شده است.
روش تحقیق
نمونههای آلومینیمی سری ۰۰۰۵ و ۰۰۰۱به ابعادmm3۰۴*۰۲*۲ از مقاطع مخازن و دریچههای نگهدارنده تهیه و توسط استن چربیزدایی شدند. ترکیب اسید نیتریک دودکننده کاربردی درجدول۱ آمده است. آزمایش خوردگی عمومی در محیط اسید نیتریک با توجه به اثر تلاطم و نیز تماس سطح آلومینیم با گاز NO2 که بر لایه محافظ اثرگذار است، در دو حالت ثابت و متلاطم در محفظه سربسته به منظور جلوگیری از خروج بخارات و تغییر غلظت انجام و تغییرات وزنی بدست آمد. سرعت خوردگی آلومینیم با استفاده از روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نیز اندازهگیری شد. به منظور افزایش مقاومت به خوردگی دو روش مورد بررسی قرار گرفت :
۱- آندایزینگ نمونهها
۲- استفاده از اسید فلوئوریدریک بعنوان ممانعت کننده
یک نمونه آلومینیم سری ۰۰۰۱ در محلول ۵۱ درصد وزنی اسید سولفوریک باجریان A/dm2۲ و ولتاﮊ V۲۲-۵۱ به مدت ۰۴ دقیقه و نمونه دیگر درمخلوط اسیدی پایه اگزالیک در شرایط مشابه حالت قبل آندایز شده[3,4] و اسید فلوئوریدریک نیز به میزان ۷/۰درصد حجمی بعنوان ممانعتکننده خوردگی به اسید نیتریک دودکننده افزوده شد.[5] سرعت خوردگی نمونههای آلومینیمی آندایز شده و در محیط اسید نیتریک حاوی ممانعتکننده و بدون آن نیز به روش پلاریزاسیون بدست آمد. در این آزمایش خوردگی از امکانات پلاریزاسیون کاتدی و آندی استفاده شد.
تحت شرایط ایدآل دقت روش پلاریزاسیون تافل مساوی یا بیشتر از روشهای معمول تقلیل وزن بوده و در هر حال بسیار سریعتر میباشد. با این روش محاسبه سرعتهای کم خوردگی عملی است و میتواند بطور دائم برای کنترل سرعت خوردگی یک سیستم درحین کار استفاده شود. آلومینیم سری ۰۰۰۵ برای مخزن و سری ۰۰۰۱ برای دریچه کنترل بکار میرود لذا برای سری ۰۰۰۱ آندایزینگ و ممانعتکننده و برای سری ۰۰۰۵ تنها شرایط استفاده از ممانعت کننده بررسی شد.
نتایج وبحث
- آزمایشهای خوردگی عمومی
یک نمونه آلومینیم سری ۰۰۰۱ در اسید نیتریک ساکن و دیگری در محیط اسیدی متلاطم - بوسیله هم زدن اسید - و دو نمونه دیگر نیز بصورت کاملا منطبق بر هم جهت بررسی خوردگی شکافی و اثرات کاهش غلظت در اسید ساکن به مدت بیست روز قرار گرفته و همگی با زاویه ۵۴ نسبت به سطح افق قرار داده شدند. در نهایت مشاهده گردید نمونه در محیط متلاطم میزان خوردگی بیشتری را داشته که نتایج آن درجدول۲ آمده است.
