دانلود مقاله بررسی دو نوع خوردگی, خوردگی بين دانه ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن آستنيتی

فولادهاي زنگ‌نزن اوستنيتي به علت دارا بودن خواص مكانيكي مناسب و مقاومت عالي به خوردگي، كاربردهاي فراواني در صنايع مختلف دارند. اگر چه حالت كارشده (Wrought) اين فولادها، مقاوم به خوردگي است، اما حالت جوشكاري شده آن ممكن است مقاوم به خوردگي نباشد. سيكل حرارتي… پیشنهاد می کنیم ادامه این مطلب مفید و ارزشمند را در مقاله بررسی دو نوع خوردگی, خوردگی بين دانه ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن آستنيتی دنبال نمایید. این فایل شامل 75 صفحه و در قالب word ارائه شده است.

مشخصات فایل بررسی دو نوع خوردگی, خوردگی بين دانه ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن آستنيتی

عنوان: بررسی دو نوع خوردگی, خوردگی بين دانه ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن آستنيتی
فرمت فایل : word (قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 75
حجم فایل : 2,59 مگابایت

بخشی از  مقاله بررسی دو نوع خوردگی, خوردگی بين دانه ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن آستنيتی را در ادامه مشاهده خواهید نمود.

1-1-   تعريف خوردگي

به تغييراتي كه در نتيجة واكنش‌هاي شيميايي يا الكتروشيميايي مواد با محيط اطراف آنها ايجاد شده و باعث تخريب تدريجي قطعات مي‌شود، خوردگي گفته مي‌شود. خوردگي، يك واكنش نامطلوب است كه سبب جدا شدن تدريجي اتمها از سطح قطعات و تخريب آنها مي‌شود كه در نهايت باعث شكست قطعه شده و خساراتي را بوجود مي‌آورد ]1[.

سرعت فعل و انفعالات خوردگي به عواملي مانند درجه حرارت و غلظت محيط اثركننده بستگي دارد. البته عوامل ديگري نيز مانند تنش مكانيكي (Stress) و فرسايش (Erosion) مي‌تواند به خوردگي كمك كند ]1[.

پديده خوردگي، در اغلب فلزات و آلياژهاي آنها ظاهر مي‌شود زيرا اغلب فلزات و آلياژها تمايل به ايجاد تركيباتي با اتمها يا مولكولهايي از محيط اطراف خود كه تحت شرايط موجود از لحاظ ترموديناميكي پايدار است، دارند. فقط تعداد كمي از فلزات مانند طلا يا پلاتين، تحت شرايط معمولي پايدار هستند و تمايلي به ايجاد واكنش با محيط اطراف ندارند ]1[.

در ادامه اين فصل به تشريح برخي از خوردگي‌هاي مرسوم پرداخته مي‌شود.

1-2-   خوردگي الكتروشيميايي

متداولترين نوع خوردگي، خوردگي الكتروشيميايي است. اين نوع خوردگي غالباً در محيط آبي كه شامل يونهاي نمك محلول است رخ مي‌دهد. بنابراين آب حاوي يونها، از مايعات الكتروليتي محسوب مي‌شود كه محيط مناسبي براي انجام بيشترين واكنشهاي خوردگي است. براي درك بهتر خوردگي الكتروشيميايي، در ذيل، به تشريح واكنشهاي الكتروشيميايي پرداخته مي‌شود ]1[.

موقعي كه قطعة فلزي، در مايع الكتروليتي (مانند HCl) قرار گيرد، اتمهاي فلز در اسيد حل مي‌شوند يا به عبارتي، توسط اسيد خورده مي‌شوند. بدين صورت اتمهاي فلز طبق واكنش ، به صورت يون، از فلز جدا مي‌شوند و داخل الكتروليت قرار مي‌گيرند. به اين ترتيب مدار الكتريكي در سيستم (بين فلز و الكتروليت) برقرار مي‌شود. مطابق شكل 1-1 اين سيستم داراي 4 جزء است:

• آند: الكترونها را به مدار داده و يونهاي فلزي از آن جدا مي‌شوند و آند زنگ مي‌زند.
• كاتد: الكترونها را مي‌گيرد.
• اتصال الكتريكي: به منظور جريان الكترونها از آند به سمت كاتد و ادامه واكنش بين آند و كاتد برقرار مي‌شود.
• الكتروليت مايع: كه بايد با آند و كاتد در تماس باشد. الكتروليت هادي بوده و مدارالكتريكي را كامل مي‌كند. الكتروليت‌ها، وسيلة حركت يونهاي فلزي را از سطح آند به سمت كاتد تأمين مي‌كنند ]1[.

 بنابراين واكنشهاي خوردگي الكتروشيميايي، با واكنشهاي اكسيداسيون كه الكترونها را توليد مي‌كند و واكنشهاي احياء كه آنها را مصرف مي‌كند، در ارتباط است. هر واكنش، يعني واكنشهاي اكسيداسيون و احياء بايد همزمان و با سرعت يكسان انجام شوند. واكنش زير بصورت اكسيداسيون در آند انجام مي‌گيرد به صورتي كه فلز، يونيزه مي‌شود :

 (1(به داخل فلز)   (به داخل الكتروليت) (در سطح فلز) برعكس، واكنش زير كه در آن فلز با گرفتن الكترون به صورت فلز اتمي آزاد مي‌شود (واكنش احياء)، واكنش كاتدي ناميده مي‌شود :

(2)         (رسوب در سطح ‌خارجي‌ كاتد)  (الكترون ‌از فلز)  (يون ‌موجود در الكتروليت)

تمايل فلزات براي خوردگي در محيط خورندة خاص متفاوت است. يكي از روشهايي كه براي مقايسه تمايل فلزات براي شكل‌گيري يونهاي فلز در محلولهاي مايع به كار مي‌رود، مقايسه پتانسيلهاي اكسيداسيون يا احياي نيم پيل آنها با پتانسيل مربوط به نيم پيل يون هيدروژن به عنوان مبناست (الكترود هيدروژن استاندارد) ]1[.

1-1-   خوردگي يكنواخت و خوردگي موضعي

عنوان خوردگي موضعي، در مقايسه با خوردگي يكنواخت به كار مي‌رود. خوردگي يكنواخت هنگامي اتفاق مي‌افتد كه شار يونهاي فلزي از سطح و شار يون‌هاي كاتدي (روابط 1 و 2 در صفحه قبل) به سطح، در ابعاد اتمي، يكنواخت باشد. از  نقطه نظر عملي، خوردگي يكنواخت هنگامي اتفاق مي‌افتد كه سايتهاي (sites) موضعي كاتدي و آندي، به اندازه كافي كوچك باشند و بطور يكنواخت توزيع شده باشند تا به شكست به واسطه موضعي شدن واكنش آندي منجر نشوند. در واقع، هر ناهمواري فيزيكي در سطح فلز، به تشكيل يك آند موضعي تمايل دارد مانند مرزدانه‌ها، عيوب كريستالي نظير نابجائيها، پله‌هاي سطحي، فازهاي متفاوت و سطح خشن ناشي از ماشينكاري، سنگ زدن، خراش و … . همچنين صفحات كريستالي مختلف شبكه كريستالي از يك فلز، آرايش اتمي مختلف دارند و رفتار الكتروشيميايي متفاوتي از خود نشان مي‌دهند (مثلا” بعضي صفحات در محيط‌هاي آبي آندي‌تر مي‌شوند). دانه‌هاي سطحي از يك فلز پلي كريستال ممكن است در معرض محيط خورنده، سرعت خوردگي متفاوتي از خود نشان دهند. اغلب اوقات اين اختلاف در رفتار موضعي كوچك است و در مقياس ماكروسكوپي خوردگي بصورت يكنواخت ظاهر مي‌شود. در بعضي حالات، حمله خوردگي بسيار موضعي است و به شكست موضعي (localized failure) منجر مي‌شود ]2[.

خوردگي موضعي ممكن است در اثر عوامل مختلفي اتفاق بيفتد. در مورد خوردگي مورد نظر ما، خوردگي موضعي در اثر تغيير در تركيب شيميايي اتفاق مي‌افتدكه عبارتست از جدايش شيميايي در نتيجه رسوب يك فاز از محلول جامدي كه از نظر ترموديناميكي ناپايدار است. تعداد زيادي از آلياژها هنگامي كه در سرويس قرار مي‌گيرند و وقتي كه در سرعتهاي بالا سرد شده باشند، رفتار مقاوم به خوردگي از خود نشان مي‌دهند. مقاومت به خوردگي فقط براي تركيبات آلياژي بدست مي‌آيد كه در دماي بالا محلول جامد كاملي تشكيل دهند و اين محلول جامد در سرعتهاي سرد كردن عملي، باقي بماند. اگر سرد شدن خيلي آرام باشد يا به دنبال كوئنچ كردن (سرد كردن سريع) دوباره آلياژ را تا دماي نسبتا” بالا حرارت دهيم، يك يا چند فاز از محلول جامد رسوب مي‌كنند و تغييرات موضعي در تركيب شيميايي به واسطه تشكيل رسوب ممكن است آلياژ را به خوردگي موضعي حساس كند. بسته به نوع آلياژ، زمان مورد نياز براي رسوب، ممكن است از چند ثانيه تا چند ساعت باشد. زمانهاي كم در جوشكاري و زمانهاي بالا در تنش‌زدايي اهميت دارد ]2[.

 خوردگي‌هاي موضعي، بطور متداول در فولادهاي زنگ‌نزن بويژه در فولادهاي زنگ‌نزن اوستنيتي، اتفاق  مي‌افتد. طبق آماري كه از صنايع شيميايي Dupont منتشر شده است، از 685 مورد شكست در خطوط لوله و تجهيزات اين كارخانه در مدت 4 سال كه بيشتر از90 درصد آنها از جنس فولاد زنگ‌نزن بوده‌اند، 2/55 درصد آن مربوط به خوردگي مي‌باشد. همانطوريكه در جدول1-1 نشان داده شده است، قسمت عمده شكست‌هاي ناشي از خوردگي، به خوردگي‌هاي موضعي از نوع SCC، IGC، Pitting، Corrosion Fatigue و Crevice corrosion  ارتباط دارد. از اين بين، حدود 6/5 درصد شكست‌ها نيز به خوردگي بين دانه‌اي مربوط مي‌شود]3[.

1-1-   اثر جوشكاري بر خوردگي

اگر چه شكل كار شده (Wrought) يك فلز يا آلياژ در يك محيط بخصوص، مقاوم به خوردگي است، ولي حالت جوشكاري شده آن ممكن است مقاوم به خوردگي نباشد. اگر چه مثالهاي بسياري وجود دارد كه در آنها فلز جوش، مقاومت به خوردگي بهتري نسبت به فلز پايه جوشكاري نشده نشان مي‌دهد، در مواقعي نيز فلز جوش، مقاومت به خوردگي خود را از دست مي‌دهد. شكست ناشي از خوردگي در جوش در حالتي كه فلز پايه و فيلر به درستي انتخاب شوند و كدها و استانداردهاي صنعتي هم رعايت شوند و جوش با نفوذ كامل و داراي شكل مناسب هم رسوب داده شود، مي‌تواند اتفاق بيفتد]4[. بعضي اوقات مشكل است كه بفهميم چرا جوشها خورده مي‌شوند، ولي بطور كلي يك يا چند مورد از فاكتورهاي زير ممكن است در خوردگي جوشها مؤثر باشند:

طراحي جوش

تكنيكهاي توليد (Fabrication Technique)

عمليات جوشكاري (Welding Practice)

پاسهاي جوشكاري (Welding Sequence)

رطوبت

ذرات معدني و آلي

پوسته و فيلم اكسيدي

سرباره و Spatter جوش

ذوب يا نفوذ ناقص جوش

تخلخل

ترك ها (شيارها)

تنشهاي پسماند بالا

انتخاب نادرست فيلر

پرداخت نهايي سطح (Final Surface Finish)

1-2-   پديده‌هاي متالورژيكي ناشي از جوشكاري

سيكل گرم شدن و سرد شدن كه در طول فرايند جوشكاري اتفاق مي‌افتد، بر زير ساختار و تركيب سطح جوشها و فلز پايه مجاور تأثير مي‌گذارد. در نتيجه، ممكن است جوشهاي بدون فيلر و جوشهايي كه با فيلري كه از نظر تركيب شيميايي با فلز پايه يكسان است ((match بوجود بيايند و به خاطر يك يا چند عامل از عوامل زير، مقاومت به خوردگي كمتري نسبت به فلز پايه‌اي كه به درستي آنيل شده است، داشته باشند]4[:

Micro Segregation

رسوب فازهاي ثانويه

تشكيل نواحي مخلوط نشده (Unmixed zone)

تبلور مجدد و رشد در منطقة HAZ

تبخير عناصر آلياژي از حوضچه جوش مذاب

آلودگي هاي حوضچه جوش منجمد شونده

1-2-1- تغييرات فازي و جدايش

 بعضي اوقات لازم است كه پس از عمليات جوشكاري، عمليات تنش‌زدايي بر روي مقاطع سنگين از جنس فولادهاي زنگ‌نزن انجام شود و اين عمليات معمولا” شامل نگه‌ داشتن قطعه در دماي 850 درجه سانتي‌گراد براي مدت چند ساعت مي‌باشد. دماهاي كاري براي فولادهاي 18Cr-10Ni تا حدود 750 درجه سانتي‌گراد و براي grade هاي مقاوم در برابر حرارت (Heat Resisting) در حدود 1000 درجه سانتي‌گراد مي باشد. در اين دماها و مخصوصا در محدوده 900-600 درجه سانتي‌گراد، استحاله فريت به فازهاي σ وχ و رسوب كاربيدها، ممكن است اتفاق بيفتد]6[.

تركيب شيميايي فازهاي σ وχ در فلز جوش فولاد 316 پس از عمليات حرارتي در دماي 850 درجه سانتي‌گراد، در جدول1-2 آمده است. تشكيل فازهاي σ و χ با افزايش درصد موليبدن و كروم، ترغيب مي‌شود و به عنوان مثال، در يك نمونه فلز جوش از جنس فولاد 316، فريت از اين عناصر غني مي‌باشد. جدول 1-3 تركيب شيميايي دو فلز جوش، يكي حاوي 6 درصد فريت و ديگري حاوي 18 درصد فريت را نشان مي‌دهد. همانطوريكه ملاحظه مي‌شود، جدايش موليبدن در فريت، بسيار زياد مي‌باشد كه اين امر، تشكيل مقدار قابل توجهي فاز  σو χ را در فلز جوشي  كه حاوي فريت بيشتري است، پس از عمليات حرارتي در دماي 850 درجه سانتي‌گراد، نتيجه مي‌دهد]6[.

فهرست مطالب مقاله بررسی دو نوع خوردگی, خوردگی بين دانه ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن آستنيتی, در ادامه قابل مشاهده می باشد.

• چکيده     الف
• فهرست   ب و ج
• 1-مقدمه  1
• 1-1- تعريف خوردگی         2
• 1-2- خوردگی الکترو شيميايی           3
• 1-3- خوردگی يکنواخت و موضعی    4
• 1-4- اثر جوشکاری بر خوردگی        6
• 1-5- پديده های متالورژيکی ناشی از جوشکاری 7
• 1-5-1- تغييرات فازی و جدايش         8
• 1-6- خوردگی بين دانه ای   10
• 1-7- خوردگی بين دانه ای فولادهای زنگ نزن اوستنيتی در اثر جوشکاری    12
• 1-8- عوامل موثر بر خوردگی بين دانه ای        17
• 1-8-1-  ترکيب شيميايی و ريز ساختار            18
• 1-8-2- تاريخچه حرارتی     26
• 1-8-3- تنش وتغيير شکل پلاستيک     29
• 1-8-4- اثر محيط  30
• 2- روشها و پارامترهای جوشکاری به منظور اجتناب از خوردگی بين دانه ای 37
• 2-1- دامنه کاربرد روشهای جوشکاری پيشنهادی 37
• 2-2- اثر فرآيند جوشکاری وشرايط جوشکاری در وقوع حساسيت    38
• 2-3- رابطه بين انرژی جوش حساس کننده وحساسيت به خوردگی بين دانه ای 42
• 3-جنبه های متالورژيکی Knife Line Attack  در فولادهای زنگ نزن تثبيت شده        45
• 3-1- خوردگی KLA در فولادهای زنگ نزن تثبيت شده     45
• 3-2- خصوصيات KLA       46
• 3-3- آناليز دلايل KLA         49
• 3-4- KLA در اتصالات جوشکاری شده در فولادهای زنگ نزن       59
• 4- خوردگی توام با تنش       62
• 4-1- شکل ترکها   64
• 4-2- طبقه بندی مکانيزمها   65
• 4-2-1- مکانيزمهای متالورژيکی        66
• 4-2-2- مکانيزمهای حل شدن            66
• 4-2-3- مکانيزمهای هيدروژن           67
• 4-2-4- مکانيزمهای مکانيکی            68
• 4-3- روشهای جلوگيری      68
• 5- نتيجه گيری      71
• 6- مراجع            73

در صورت تمایل شما می توانید مقاله بررسی دو نوع خوردگی, خوردگی بين دانه ای و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن آستنيتی را به قیمت 14900 تومان از سایت فراپروژه دانلود نمایید. اگر در هر کدام از مراحل خرید یا دانلود با سوال یا ابهامی مواجه شدید می توانید از طریق آدرس contact-us@faraproje.ir و یا ارسال پیامک به شماره: 09382333070 با ما در تماس باشید. با اطمینان از وب سایت فراپروژه خرید کنید، زیرا پشتیبانی سایت همیشه همراه شماست.