بخشی از مقاله
چكيده:
در اين پژوهش مقاومت به خوردگي شياري فولاد زنگ نزن، تاثير حفاظت كاتدي بر خوردگي شياري اين آلياژ و توزيع جريان و پتانسيل در درون شيار مورد بررسي قرار گرفت.بدين منظور دو سري آزمايش به صورت جداگانه انجام شد. در قسمت اول براي ايجاد شيار از دو واشر پلاستيكي مطابق با استانداردASTM G0078-01 و براي حفاظت كاتدي از آندهاي فداشونده فولاد كربني، روي و آلومينيم استفاده شد. نتايج نشان داده، براي جلوگيري از خوردگي شياري فولاد زنگ نزن بايد سطح سازه به پتانسيلهاي منفيتر از ٧٠٠- ميليولت - SCE - پلاريزه شود.
نتايج بررسيهاي آزمايشگاهي نشان ميدهد، در مواردي كه از فولادهاي كربني استفاده ميشود، حفاظت كامل در نسبت سطح آند به كاتد ٢٠ به ١ به دست ميآيد و در نسبت سطحهاي بيشتر از اين مقدار نواحي درون شيار مقداري حساسيت به خوردگي نشان ميدهند. در مواردي كه ازآندهاي روي و آلومينيم استفاده شده، حفاظت كامل نواحي درون و بيرون شيار تحت شرايط مختلف در نسبت سطح ٥٠ به ١ نيز امكان پذير ميباشد.
در قسمت دوم اين تحقيق، توزيع جريان و پتانسيل درون يك شيار ايجاد شده بين دو تكه دايرهاي شكل از فولاد زنگ نزن به قطر ٢٥٠ ميليمتر و ضخامت ٧/٠ميليمتر كه فاصله بين آنها به اندازه ٦/٠ ميليمتر ميباشد، مورد مطالعه قرار گرفت. توزيع جريان و پتانسيل با گذشت زمان به دليل كاهش اكسيژن و افزايش رسانايي محلول درون شيار يكنواختتر ميشود. از طرفي پتانسيل و جريان كاهش بيشتر و يكنواختي كمتري را هنگامي كه پتاسيل منفيتر اعمال ميشود، نشان ميدهد. بر پايه اين يافتهها، مكانيزم پيشنهادي ارائه گرديده است.
١. مقدمه
فولادهاي زنگ نزن آستنيتي همواره به دليل تشكيل لايه محافظ بر روي سطح آنها عنوان يك ماده مقاوم به خوردگي مطرح ميباشند]١.[ يك آلياژ بر كاربرد اين گروه نوع ٣١٦ AISI است، كه مقاوم به خوردگي، داراي قيمت مناسب و خواص مكانيكي خوب ميباشد. عمدهترين دليل عدم استفاده زياد از اين آلياژها بعد از قيمت، از كارافتادگي آنها به دليل از بين رفتن فيلم محافظ روي سطح در محيطهاي حاوي يون كلر ميباشد كه منجر به خوردگي موضعي به خصوص شياري و حفره اي ميشود]٢ و ٣.[ شكست فيلم محافط هنگام خوردگي شياري به كاهش pH درون شيار ربط داده ميشود. اما در مورد شروع خوردگي حفرهاي هنوز اتفاق نظر وجود ندارد و مكانيزمهاي متفاوتي ارائه شده است]٥.[
يك روش مناسب براي جلوگيري از خوردگي موضعي، پيشگيري از ايجاد شرايطي مي باشد كه منجر به خوردگي موضعي ميشودمثلاً حفاظت كاتدي ميباشد]٦.[ نتايج تحقيقات گذشته نشان ميدهد كه اگر سطح بيروني يك سازه تحت حفاظت كاتدي قرار گيرد، خوردگي در نواحي درون شيار نيز تحت تاثير قرار ميگيرد]٧، ٨ و ٩.[ دانشمندان دليل موثر بودن حفاطت كاتدي در ممانعت از خوردگي شياري را، توليد يونهاي به وسيله واكنش احياي اكسيژن در درون شيار ربط دادهاند، كه منجر به افزايش pH درون شيار و جلوگيري از شكس ت فيلم محافظ ميشود]١١،١٠ و ١٢.[ مطالعات انجام شده بر روي فولاد زنگ نزن نشان ميدهد براي جلوگيري از خوردگي اين نوع آلياژ كافي است پتانسيل در قسمت پايين محدوده روئين - ٠ تا ٢٠٠± ميلي ولت - ثابت نگه داشته شود. براي اينكار بايد پتانسيل سازه به پايينتر از پتانسيل حفاظت پلاريزه شود.
تعدادي از محقيقن براي جلوگيري از خوردگي فولاد زنگ نزن از آندهاي فدا شونده فولاد كربني استفاده كردهاند. نتايج به دست آمده نشان ميدهد كه اين نوع آندها به طور موثري مانع از خوردگي ميشوند. اما در بعضي شرايط به خصوص نست سطح كاتد به آند بالا در تعدادي از نقاط خوردگي حفره اي يا شياري مشاهده گرديد]١٥،١٤ و ١٦.[ اما اطلاعات دقيق و كمي مناسبي در اين زمينه ارائه نشده است.
حفاظت كاتدي هميشه به گونه اي موثر نميتواند از خوردگي شياري جلوگيري كند، زيرا ممكن است شرايط هندسي شيار يا پتانسيل حفاظتي به گونه اي باشد كه اجازه توزيع مناسب و يكنواخت جريان در داخل شيار را ندهد. اين مورد به خصوص در محيط هاي با رسانايي كم صادق ميباشد]١٧، ١٨، ١٩ و ٢٠.[ در گذشته، توزيع جريان و پتانسيل در داخل يك شيار ايجاد شده بين فولاد كربني و پوشش آلي مورد بررسي قرار گرفته است، اما در مورد فولاد زنگ نزن شياردار اطلاعات كافي در زمينه توزيع جريان و پتانسيل وجود ندارد. هدف از تحقيق حاضر ارزيابي تاثير آندهاي فدا شونده مختلف روي خوردگي شياري فولاد زنگ نزن نوع 613 AISI و چگونگي توزيع جريان و پتانسيل در درون شيار ميباشد. از طرفي تاثير پتانسيل اعمالي، ضخامت شيار و خورندگي محيط مورد ارزيابي قرار گرفته است.
٢. روش آزمايش: مواد:
در اين تحقيق خوردگي شياري فولاد زنگ نزن ٣١٦ AISI مورد ارزيابي قرار گرفته است. براي حفاظت كاتدي فولاد زنگ نزن از آندهاي فداشونده ١٠١٠AISI، ١٠٢٠AISI، ١٠٤٠AISI، روي و آلومينيوم استفاده شد. نمونهها به اندازه دلخواه بريده شد و به صورت مكانيكي تا سمباده ٨٠٠ پوليش و مطابق استاندارد چربي گيري و اسيدشويي شدهاند]٢١.[ جدول شماره تركيب شيميايي آلياژهاي مورد استفاده را نشان ميدهد.
محيط:
تمامي آزمايشات در محيط آزمايشگاه و تحت نور ثابت و كم انجام شدهاند. بيشتر آزمايشات در آب دريا شبيهسازي شده مطابق استاندارد انجام شد]٢٢.[ تركيب شيميايي آب دريا در جدول شماره ٢ آورده شده است. تعداد محدودي آزمايش براي بررسي اثر محيط خورنده بر چگونگي توزيع جريان و پتانسيل درون شيار در محلول ٦/٠، ٠٦/٠، ٠٠٦/٠ و ٠٠٠٦/٠ مولار كلريد سديم صورت گرفت.
