بخشی از مقاله
-1 چکیده
تأمین سوخت ، یکی از مسایل اساسی هر کشور بوده و انتقال ارزان و مطمئن آن مساله ای قابل تامل است. از را ههای سریع ، مطمئن و پیوسته در انتقال مواد سوختی - نفت و گاز - استفاده از لوله کشی است که در این روش با پدیده ای به نام خوردگی مواجه هستیم .
خوردگی یکی از مشکلات عمده در صنایع نفت و گاز به شمار می آید به دنبال خوردگی و نشت مواد سوختی از لوله ها و تعمیر و بازسازی آنها به روشهای سنتی علاوه برصرف وقت و هزینه زیاد آسیب های زیست محیطی فراوانی به محیط زیست وارد می شود .
در کشور های پیشرفته و صنعتی جهان به جای روش های سنتی مرسوم و از تکنولوژی های نوین مانند نانو پوشش استفاده میشود تا علاوه بر کاهش هزینه ها و ضایعات برسرعت ساخت و ایمنی پروژه ها نیز افزوده شود دراین مقاله به معرفی و شناخت مواد نانو پوشش و کاربرد آنها در تعمیر لوله های انتقال نفت و گاز و امکان جایگزینی روشهای تعمیر سنتی با روشهای جدید پرداخته شده ا ست.
در حقیقت نانو پوشش ها گونه ای از لایه های نازک هستند که یا ابعاد آن ها در حد نانو می باشد، و یا زمینه ایسُل - - دارند که ذرات ریز در ابعاد نانو در آن پراکنده شده اند و خواص ویژه ای را به آن می بخشند .
یکی از مواردی که در حال حاضر فناوری نا نو در آن به طور گسترده و مؤثری مورد استفاده قرار گرفته است، فرآیندهای پوشش دهی و به دنبال آن تولید مواد نانوساختار است. بررسی های انجام گرفته بر روی نانوپوشش ها نشان می دهد که خواص آن ها در بسیاری موارد نسبت به پوشش های معمولی بهبود چشمگیری دارد. نانوپوشش ها در مقایسه با پوشش های میکرومتری از ضریب انبساط حرارتی، سختی و چقرمگی بالاتر و مقاومت بیشتر در برابر خوردگی، سایش و فرسایش برخوردار هستند .
-2 مقدمه وهدف
می دانیم که در صد و پنجاه سال اخیر اختراعات و ابداعات صنعتی پیشرفت چشمگیری داشته و با پیشرفت و گسترش آن زندگی بشر دستخوش دگرگونی شده است ، در کشور های صنعتی و همچنین در کشورهای در حال توسعه بحران های صنعتی خاصی نیز به وجود آمده است که جهت تقویت مدیریت و تسلط بر ظرایف فنی و نیل به هدف های متعالی راهی جز ابتکار و کوشش وجود ندارد . لذا برای آگاهی بیشتر و از بین بردن معضلات مربوط به آن تحقیق ، ترجمه و ارتباط فرهنگی نیز لازم است که انسان را سریعتر به حقیقت و پویایی علم برساند .
یکی از مباحث علمی ، فنی و اقتصادی که کمتر از یکصد سال است توجه عده ای از دانشمندان را به خود جلب نموده و مطالعات زیادی روی آن انجام گرفته موضوع - - خوردگی - - به ویژه خوردگی فلزات است که زنگ زدن آهن و فولاد از مهمترین شکل های خوردگی هستند
هر چند خوردگی در مورد فلزات دیگر و مواد غیر فلزی نظیر پلاستیک ، بتون و سرامیک و غیره نیز دیده می شود اما با توجه به نقش آهن و فولاد در صنایع و تجهیزات کارخانجات و نیز نقش آن صنایع نفت و گاز پتروشیمی این مسئله در مورد آهن و فولاد از اهمیت بسیاری برخوردار است .
خوردگی را می توان در راستای افزایش - - آنتروپی - - در طبیعت ارزیابی کرد . بسیاری از اوقات بشر می خواهد استعداد ها و نیروهای موجود در طبیعت را در جهت خواسته های خود مهار کند . انسان فلز را از ترکیبات موجود در طبیعت استحصال می کند و فلز خالص را تهیه میکند . اما از اینجا مبارزه علمی بین طبیعت و بشر آغاز می شود . طبیعت میل دارد که آنرا به شکل همان ترکیبات اولیه برگرداند و بشر می خواهد فلز را در حالتی که برایش مفید است نگهدارد . این اصل اول طبیعت است که همه چیز تمایل به بازگشت به حالت اولیه طبیعی خود دارد .
وفلزات نیز از این جمله اند . گویی این شعر مولوی مصداق پیدا می کند : هر کسی کو دور ماند از اصل خویش باز جوید روزگار وصل خویش این شعر عارفانه مولوی در حقیقت همان اصل طبیعت را بیان می کند . و در همه کس همه چیز صادق است . انسان به خاک و خدا که اصل اوست بر می گردد . قطره های اب برای رسیدن به اقیانوس ها و دریا ها در تلاشند . فلزات نیز خواهان بازگشت به حالت ترکیبات اولیه خود هستند مثلا آهن و فولاد میل دارد بیشتر به شکل اکسید آهن یا مخلوطی از هر دو ظاهر شود .
و اکنون با توجه به این خاصیت آهن و فولاد در صدد آن هستیم که از خوردگی فولاد و یا اصطلاحا بازگشت آن به صورت اولیه خود جلوگیری کنیم که یکی از روش های بسیار موثر استفاده از مواد نانو مقیاس است .
مواد دارای اندازه ذره نانو مقیاس در حوزه ای بین اثرات کوانتومی اتم ها و مولکول ها ، و نیز خواص توده ای آن ها قرار دارند و فناوری نانو یا نانو تکنو لوژی رشتهای از دانش کاربردی و فناوری است که جستار های گسترده ای را پوشش میدهد . موضوع اصلی آن نیز مهار ماده یا دستگاه های در ابعاد کمتر از یک میکرو متر معمولاً، حدود 1 تا 100 نانو متر است . در واقع نانو تکنو لوژی فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستم هایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدیعمدتاً متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک از خود نشان می دهند . فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی پدیده ای عظیم است که در تمامی گرایش های علمی راه یافته و از فناوری های نوینی است که با سرعت هرچه تمام تر در حال توسعه می باشد .
از ابتدای دهه 1980 میلادی گستره طراحی و ساخت ساختمان ها هر روزه شاهد نوآوری های جدیدی در زمینه مصالح کار آمد تر و پر بازد هتر در مقاومت ، شکل پذیری ، دوام و توانایی بیشتر نسبت به مصالح سنتی است . نانو فناوری یک دانش به شدت میانرشته ای است و به رشته هایی چون مهندسی مواد ، پزشکی ، دارو سازی و طراحی دارو ، دام پزشکی ، زیست شناسی ، فیزیک کاربردی ابزار های نیم رسانا ، شیمی ابر مولکول و حتی مهندسی مکانیک ، مهندسی برق و مهندسی شیمی نیز مربوط می شود .
این مبحث باعث انگیزه انجام تحقیقات وسیعی در این زمینه شده است تا روشهای عملی مقابله با خوردگی شیمیایی فلزات به عرصه ظهور برسد . در خصوص پیشگیری از خوردگی لوله های مدفون، کف مخازن روزمینی و مخازن زیر زمینی نتیجه تحقیقات و آزمایشهای انجام شده، دو روش عمده زیر وجود دارد:
- 1استفاده از سیستم حفاظت کاتدیک: حفاظت کاتدی از مهمترین و موثرترین طرق کنترل خوردگی است، به طوری که با اجرای این روش میتوان فلزات را بدون اینکه خورده شوند به مدتی طولانی در محیطهای خورنده نگهداری کرد . مکانیزم حفاظت کاتدی مربوط به جریان خارجی است که در نتیجه آن عناصر کاتدی پیلهای موضعی به پتانسیل مدار باز آندها پلاریزاسون میشوند، یعنی در این حالت تمام سطح فلز هم پتانسیل شده و جریانهای خوردگی متوقف میشوند . همچنین میتوان چنین بیان کرد که به علت ایجاد یک شدت جریان خارجی شبکهای از جریان مثبت در کلیه مناطق سطح فلز وارد شده و بدین ترتیب از ورود یونهای فلز به محلول یا محیط اطراف جلوگیری به عمل میآید .
- 2استفاده از پوششهای ضد خوردگی : پوششها و لایههای محافظ به منظورهای مختلفی انجام می گیرند که بیشترین هدف جداسازی فلز از محیط های اطراف است، باید خاطر نشان ساخت که پوشش صد در صد وجود ندارد. چنانچه نقطهای از پوشش صدمه ببیند میتوان آن را دوباره پوشش داد، ولی هیچگاه مرغوبیت پوشش اولیه را نخواهد داشت. قبل از پوشاندن سطح فلز، تمیز کردن آن یک امر اساسی است که از مواد پاککننده قلیایی و یا عملیات ساچمه زنی و شن پاشی یا گاهی از وسایلی مانند برس سیمی نیز بدین منظور استفاده می شود .
یکی از پرکاربردترین روش های جلوگیری از خوردگی استفاده از پوششهای اپوکسی و نانواپوکسی ها است که با تشکیل لایه اول در سیستمهای دولایه و تشکیل لایه میانی در سیستمهای چند لایه پوششی با تشکیل فیلم مقاومی در برابر مواد شیمیایی و رطوبت برای حفاظت فلزات در برابر عوامل خوردگی ایجاد می کند .
-3 تئوری و پیشینه تحقیق
آزمایش ها و تحقیقات پیرامون نانو تکنو لوژی از ابتدای دهه 80 قرن بیستم به طور جدی پی گیری شد ، اما اثرات تحول آفرین ، معجزه آسا و باور نکردنی نانو تکنو لوژی در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر تمامی کشور های بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهم ترین اولویت های تحقیقاتی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند .
استفاده از این فناوری در کلیه رشته ها از قبیل علوم پزشکی ، پتروشیمی ، علوم مواد ، صنایع دفاعی الکترونیک ، کامپیوتر های کوانتومی و غیره باعث شده که تحقیقات در زمینه نانو به عنوان یک چالش اصلی علمی و صنعتی پیش روی جهانیان باشد . لذا محققین ، اساتید و صنعت گران ایرانی نیز باید در یک بسیج همگانی ، جایگاه ، موقعیت و وضعیت خویش را در خصوص این موضوع مشخص نمایند
