فایل ورد کامل بررسی دو نوع خوردگی خوردگی بین دانه و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن استیلی ۸۵ صفحه در word

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل بررسی دو نوع خوردگی خوردگی بین دانه و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن استیلی ۸۵ صفحه در word دارای ۸۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل بررسی دو نوع خوردگی خوردگی بین دانه و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن استیلی ۸۵ صفحه در word  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل بررسی دو نوع خوردگی خوردگی بین دانه و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن استیلی ۸۵ صفحه در word،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن فایل ورد کامل بررسی دو نوع خوردگی خوردگی بین دانه و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن استیلی ۸۵ صفحه در word :

موضوع : فایل ورد کامل بررسی دو نوع خوردگی خوردگی بین دانه و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن استیلی ۸۵ صفحه در word

توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده ی چاپ می باشد

چکیده

این تحفیق در دو بخش ، بخش اول به بررسی خوردگی بین دانه ای۱ و دیگری به خوردگی توام با تنش۲ در فولادهای زنگ نزن پرداخته شده است .اینکه پدیده حساس شدن چیست و چه عواملی سبب حساس شدن فولاد می شوند مورد بررسی قرار گرفته است . همچنین به برخی از راههای عمومی پیشگیری از مستعد شدن فولادها برای خوردگی بین دانه ای اشاره شده است. در مورد خوردگی تنشی هم فاکتورهای اثر گذار در این پدیده آورده شده است . در پایان هربخش تحقیقات انجام گرفته در آن زمینه مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج آنها جمع بندی شده است.

۱-مقدمه

فولادهای زنگ‌نزن اوستنیتی به علت دارا بودن خواص مکانیکی مناسب و مقاومت عالی به خوردگی، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارند. اگر چه حالت کارشده (Wrought) این فولادها، مقاوم به خوردگی است، اما حالت جوشکاری شده آن ممکن است مقاوم به خوردگی نباشد. سیکل حرارتی ناشی از جوشکاری و یا عملیات حرارتی تنش‌زدایی که بر فولاد اعمال می‌شود، ممکن است باعث رسوب فاز کاربید کروم در مرز دانه‌های فولاد، در منطقه متأثر از جوش بشود. نتیجه این فرایند، کاهش غلظت عنصر کروم در مناطق چسبیده به رسوبها است که ممکن است این اختلاف غلظت در ترکیب شیمیایی، باعث از دست رفتن مقاومت فولاد به خوردگی بشود و فولاد به نوعی خوردگی به نام “خوردگی بین دانه‌ای” حساس بشود. اگر فولاد تحت این شرایط، در محیط سرویس قرار بگیرد، مناطق حساس شده، خورده می‌شوند و در نهایت، قطعه دچار شکست ناشی از خوردگی خواهد شد.
طبق آمارهای موجود، سهم عمده‌ای از شکست قطعات در صنایع، شکست ناشی از خوردگی می‌باشد که قسمتی از آن نیز به خوردگی بین دانه‌ای مربوط می‌شود. در نتیجه، با توجه به اهمیت موضوع، هنگام انتخاب فولاد، باید از مقاومت به خوردگی بین دانه‌ای فولاد مورد نظر، بعد از اتمام پروسه‌های ساخت، اطمینان حاصل نمود.
خوردگی بین دانه‌ای، اولین بار حدود ۷۵ سال پیش شناخته شد. از آن موقع به بعد، تحقیقات فراوانی به منظور شناخت بهتر این پدیده و روشهای جلوگیری از آن صورت گرفت. در طول این مدت، در عملیات تولید فولاد و روشهای جوشکاری آن، تغییرات قابل ملاحظه‌ای اتفاق افتاده است. با این همه، کماکان این سئوال مطرح است که هم اکنون نیز در استفاده از این فولادها، با پدیده خوردگی بین دانه‌ای روبرو می‌شویم یا خیر؟
نتیجه تحقیقات فراوان انجام شده در سالیان گذشته و یافته‌های محققان در زمینه مقابله با این پدیده در این گزارش آورده شده است. شرایط ترکیب شیمیایی، روشهای جوشکاری، عملیات حرارتی و شرایط محیطی که تحت آن خوردگی بین دانه‌ای می‌تواند اتفاق بیفتد، مشخص شده و روشهای جوشکاری برای حداقل کردن این پدیده، معرفی شده است.
قسمتی از این گزارش به پدیده Knife Line Attack و مکانیزم تشکیل و روش‌های جلوگیری از آن اختصاص دارد. Knife Line Attack نیز نوعی خوردگی موضعی است که مکانیزم آن با مکانیزم خوردگی بین دانه‌ای تفاوت دارد و در فولادهای تثبیت شده اتفاق می‌‌افتد، ولی به علت شباهت به خوردگی بین دانه‌ای، در بعضی مراجع، نوعی از خوردگی بین دانه‌ای در نظر گرفته می‌شود.

۱-۱- تعریف خوردگی

به تغییراتی که در نتیجه واکنش‌های شیمیایی یا الکتروشیمیایی مواد با محیط اطراف آنها ایجاد شده و باعث تخریب تدریجی قطعات می‌شود، خوردگی گفته می‌شود. خوردگی، یک واکنش نامطلوب است که سبب جدا شدن تدریجی اتمها از سطح قطعات و تخریب آنها می‌شود که در نهایت باعث شکست قطعه شده و خساراتی را بوجود می‌آورد ]۱[.
سرعت فعل و انفعالات خوردگی به عواملی مانند درجه حرارت و غلظت محیط اثرکننده بستگی دارد. البته عوامل دیگری نیز مانند تنش مکانیکی (Stress) و فرسایش (Erosion) می‌تواند به خوردگی کمک کند ]۱[.
پدیده خوردگی، در اغلب فلزات و آلیاژهای آنها ظاهر می‌شود زیرا اغلب فلزات و آلیاژها تمایل به ایجاد ترکیباتی با اتمها یا مولکولهایی از محیط اطراف خود که تحت شرایط موجود از لحاظ ترمودینامیکی پایدار است، دارند. فقط تعداد کمی از فلزات مانند طلا یا پلاتین، تحت شرایط معمولی پایدار هستند و تمایلی به ایجاد واکنش با محیط اطراف ندارند ]۱[.
در ادامه این فصل به تشریح برخی از خوردگی‌های مرسوم پرداخته می‌شود.

۱-۲- خوردگی الکتروشیمیایی

متداولترین نوع خوردگی، خوردگی الکتروشیمیایی است. این نوع خوردگی غالباً در محیط آبی که شامل یونهای نمک محلول است رخ می‌دهد. بنابراین آب حاوی یونها، از مایعات الکترولیتی محسوب می‌شود که محیط مناسبی برای انجام بیشترین واکنشهای خوردگی است. برای درک بهتر خوردگی الکتروشیمیایی، در ذیل، به تشریح واکنشهای الکتروشیمیایی پرداخته می‌شود ]۱[.
موقعی که قطعه فلزی، در مایع الکترولیتی (مانند HCl) قرار گیرد، اتمهای فلز در اسید حل می‌شوند یا به عبارتی، توسط اسید خورده می‌شوند. بدین صورت اتمهای فلز طبق واکنش ، به صورت یون، از فلز جدا می‌شوند و داخل الکترولیت قرار می‌گیرند. به این ترتیب مدار الکتریکی در سیستم (بین فلز و الکترولیت) برقرار می‌شود. مطابق شکل ۱-۱ این سیستم دارای ۴ جزء است:
۱- آند: الکترونها را به مدار داده و یونهای فلزی از آن جدا می‌شوند و آند زنگ می‌زند.
۲- کاتد: الکترونها را می‌گیرد.
۳- اتصال الکتریکی: به منظور جریان الکترونها از آند به سمت کاتد و ادامه واکنش بین آند و کاتد برقرار می‌شود.
۴- الکترولیت مایع: که باید با آند و کاتد در تماس باشد. الکترولیت هادی بوده و مدارالکتریکی را کامل می‌کند. الکترولیت‌ها، وسیله حرکت یونهای فلزی را از سطح آند به سمت کاتد تأمین می‌کنند ]۱[.

بنابراین واکنشهای خوردگی الکتروشیمیایی، با واکنشهای اکسیداسیون که الکترونها را تولید می‌کند و واکنشهای احیاء که آنها را مصرف می‌کند، در ارتباط است. هر واکنش، یعنی واکنشهای اکسیداسیون و احیاء باید همزمان و با سرعت یکسان انجام شوند. واکنش زیر بصورت اکسیداسیون در آند انجام می‌گیرد به صورتی که فلز، یونیزه می‌شود :
(۱) (به داخل فلز) (به داخل الکترولیت) (در سطح فلز) برعکس، واکنش زیر که در آن فلز با گرفتن الکترون به صورت فلز اتمی آزاد می‌شود (واکنش احیاء)، واکنش کاتدی نامیده می‌شود :
(۲) (رسوب در سطح ‌خارجی‌ کاتد) (الکترون ‌از فلز) (یون ‌موجود در الکترولیت)
تمایل فلزات برای خوردگی در محیط خورنده خاص متفاوت است. یکی از روشهایی که برای مقایسه تمایل فلزات برای شکل‌گیری یونهای فلز در محلولهای مایع به کار می‌رود، مقایسه پتانسیلهای اکسیداسیون یا احیای نیم پیل آنها با پتانسیل مربوط به نیم پیل یون هیدروژن به عنوان مبناست (الکترود هیدروژن استاندارد) ]۱[.

۱-۳- خوردگی یکنواخت و خوردگی موضعی

عنوان خوردگی موضعی، در مقایسه با خوردگی یکنواخت به کار می‌رود. خوردگی یکنواخت هنگامی اتفاق می‌افتد که شار یونهای فلزی از سطح و شار یون‌های کاتدی (روابط ۱ و ۲ در صفحه قبل) به سطح، در ابعاد اتمی، یکنواخت باشد. از نقطه نظر عملی، خوردگی یکنواخت هنگامی اتفاق می‌افتد که سایتهای (sites) موضعی کاتدی و آندی، به اندازه کافی کوچک باشند و بطور یکنواخت توزیع شده باشند تا به شکست به واسطه موضعی شدن واکنش آندی منجر نشوند. در واقع، هر ناهمواری فیزیکی در سطح فلز، به تشکیل یک آند موضعی تمایل دارد مانند مرزدانه‌ها، عیوب کریستالی نظیر نابجائیها، پله‌های سطحی، فازهای متفاوت و سطح خشن ناشی از ماشینکاری، سنگ زدن، خراش و … . همچنین صفحات کریستالی مختلف شبکه کریستالی از یک فلز، آرایش اتمی مختلف دارند و رفتار الکتروشیمیایی متفاوتی از خود نشان می‌دهند (مثلا” بعضی صفحات در محیط‌های آبی آندی‌تر می‌شوند). دانه‌های سطحی از یک فلز پلی کریستال ممکن است در معرض محیط خورنده، سرعت خوردگی متفاوتی از خود نشان دهند. اغلب اوقات این اختلاف در رفتار موضعی کوچک است و در مقیاس ماکروسکوپی خوردگی بصورت یکنواخت ظاهر می‌شود. در بعضی حالات، حمله خوردگی بسیار موضعی است و به شکست موضعی (localized failure) منجر می‌شود ]۲[.
خوردگی موضعی ممکن است در اثر عوامل مختلفی اتفاق بیفتد. در مورد خوردگی مورد نظر ما، خوردگی موضعی در اثر تغییر در ترکیب شیمیایی اتفاق می‌افتدکه عبارتست از جدایش شیمیایی در نتیجه رسوب یک فاز از محلول جامدی که از نظر ترمودینامیکی ناپایدار است. تعداد زیادی از آلیاژها هنگامی که در سرویس قرار می‌گیرند و وقتی که در سرعتهای بالا سرد شده باشند، رفتار مقاوم به خوردگی از خود نشان می‌دهند. مقاومت به خوردگی فقط برای ترکیبات آلیاژی بدست می‌آید که در دمای بالا محلول جامد کاملی تشکیل دهند و این محلول جامد در سرعتهای سرد کردن عملی، باقی بماند. اگر سرد شدن خیلی آرام باشد یا به دنبال کوئنچ کردن (سرد کردن سریع) دوباره آلیاژ را تا دمای نسبتا” بالا حرارت دهیم، یک یا چند فاز از محلول جامد رسوب می‌کنند و تغییرات موضعی در ترکیب شیمیایی به واسطه تشکیل رسوب ممکن است آلیاژ را به خوردگی موضعی حساس کند. بسته به نوع آلیاژ، زمان مورد نیاز برای رسوب، ممکن است از چند ثانیه تا چند ساعت باشد. زمانهای کم در جوشکاری و زمانهای بالا در تنش‌زدایی اهمیت دارد ]۲[.
خوردگی‌های موضعی، بطور متداول در فولادهای زنگ‌نزن بویژه در فولادهای زنگ‌نزن اوستنیتی، اتفاق می‌افتد. طبق آماری که از صنایع شیمیایی Dupont منتشر شده است، از ۶۸۵ مورد شکست در خطوط لوله و تجهیزات این کارخانه در مدت ۴ سال که بیشتر از۹۰ درصد آنها از جنس فولاد زنگ‌نزن بوده‌اند، ۲/۵۵ درصد آن مربوط به خوردگی می‌باشد. همانطوریکه در جدول۱-۱ نشان داده شده است، قسمت عمده شکست‌های ناشی از خوردگی، به خوردگی‌های موضعی از نوع SCC، IGC، Pitting، Corrosion Fatigue و Crevice corrosion ارتباط دارد. از این بین، حدود ۶/۵ درصد شکست‌ها نیز به خوردگی بین دانه‌ای مربوط می‌شود]۳[.

۱-۴- اثر جوشکاری بر خوردگی

اگر چه شکل کار شده (Wrought) یک فلز یا آلیاژ در یک محیط بخصوص، مقاوم به خوردگی است، ولی حالت جوشکاری شده آن ممکن است مقاوم به خوردگی نباشد. اگر چه مثالهای بسیاری وجود دارد که در آنها فلز جوش، مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به فلز پایه جوشکاری نشده نشان می‌دهد، در مواقعی نیز فلز جوش، مقاومت به خوردگی خود را از دست می‌دهد. شکست ناشی از خوردگی در جوش در حالتی که فلز پایه و فیلر به درستی انتخاب شوند و کدها و استانداردهای صنعتی هم رعایت شوند و جوش با نفوذ کامل و دارای شکل مناسب هم رسوب داده شود، می‌تواند اتفاق بیفتد]۴[. بعضی اوقات مشکل است که بفهمیم چرا جوشها خورده می‌شوند، ولی بطور کلی یک یا چند مورد از فاکتورهای زیر ممکن است در خوردگی جوشها مؤثر باشند:
طراحی جوش
تکنیکهای تولید (Fabrication Technique)
عملیات جوشکاری (Welding Practice)
پاسهای جوشکاری (Welding Sequence)
رطوبت
ذرات معدنی و آلی
پوسته و فیلم اکسیدی
سرباره و Spatter جوش
ذوب یا نفوذ ناقص جوش
تخلخل
ترک ها (شیارها)
تنشهای پسماند بالا
انتخاب نادرست فیلر
پرداخت نهایی سطح (Final Surface Finish)

۱-۵- پدیده‌های متالورژیکی ناشی از جوشکاری

سیکل گرم شدن و سرد شدن که در طول فرایند جوشکاری اتفاق می‌افتد، بر زیر ساختار و ترکیب سطح جوشها و فلز پایه مجاور تأثیر می‌گذارد. در نتیجه، ممکن است جوشهای بدون فیلر و جوشهایی که با فیلری که از نظر ترکیب شیمیایی با فلز پایه یکسان است ((match بوجود بیایند و به خاطر یک یا چند عامل از عوامل زیر، مقاومت به خوردگی کمتری نسبت به فلز پایه‌ای که به درستی آنیل شده است، داشته باشند]۴[:
Micro Segregation
رسوب فازهای ثانویه
تشکیل نواحی مخلوط نشده (Unmixed zone)
تبلور مجدد و رشد در منطقه HAZ
تبخیر عناصر آلیاژی از حوضچه جوش مذاب
آلودگی های حوضچه جوش منجمد شونده

۱-۵-۱- تغییرات فازی و جدایش

بعضی اوقات لازم است که پس از عملیات جوشکاری، عملیات تنش‌زدایی بر روی مقاطع سنگین از جنس فولادهای زنگ‌نزن انجام شود و این عملیات معمولا” شامل نگه‌ داشتن قطعه در دمای ۸۵۰ درجه سانتی‌گراد برای مدت چند ساعت می‌باشد. دماهای کاری برای فولادهای ۱۸Cr-10Ni تا حدود ۷۵۰ درجه سانتی‌گراد و برای grade های مقاوم در برابر حرارت (Heat Resisting) در حدود ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد می باشد. در این دماها و مخصوصا در محدوده ۹۰۰-۶۰۰ درجه سانتی‌گراد، استحاله فریت به فازهای و و رسوب کاربیدها، ممکن است اتفاق بیفتد]۶[.
ترکیب شیمیایی فازهای و در فلز جوش فولاد ۳۱۶ پس از عملیات حرارتی در دمای ۸۵۰ درجه سانتی‌گراد، در جدول۱-۲ آمده است. تشکیل فازهای و با افزایش درصد مولیبدن و کروم، ترغیب می‌شود و به عنوان مثال، در یک نمونه فلز جوش از جنس فولاد ۳۱۶، فریت از این عناصر غنی می‌باشد. جدول ۱-۳ ترکیب شیمیایی دو فلز جوش، یکی حاوی ۶ درصد فریت و دیگری حاوی ۱۸ درصد فریت را نشان می‌دهد. همانطوریکه ملاحظه می‌شود، جدایش مولیبدن در فریت، بسیار زیاد می‌باشد که این امر، تشکیل مقدار قابل توجهی فاز و را در فلز جوشی که حاوی فریت بیشتری است، پس از عملیات حرارتی در دمای ۸۵۰ درجه سانتی‌گراد، نتیجه می‌دهد]۶[.

مطالعات نشان داده که فلز جوشهای کروم ـ نیکل اوستنیتی به Microsegregationحساسند و این حساسیت اولا” به دلیل تشکیل دندریت و ثانیا” به خاطر تقسیم شدن عناصر حل شونده بین دو فاز فریت و اوستنیت و ثالثا” به خاطر رسوب کاربید و ترکیب‌های بین فلزی می‌باشد. اگر این اثر به اندازه کافی شدید باشد، باعث تهی شدن بعضی نواحی، از کروم و مولیبدن می‌شود تا حدی که مقاومت به خوردگی آنها به مقدار زیادی کاهش می‌یابد]۶[.

همچنین، جدایش، پسیو بودن فلز جوش را تا حدی کاهش می‌دهد که نسبت به اطراف خود آندی می‌شود، و این امر باعث خوردگی ترجیحی فلز جوش می‌شود. در شرایطی که این حمله امکان‌پذیر است و برای آلیاژهایی که حاوی مولیبدن هستند (به اندازه فولاد ۳۱۶ )، اثر جدایش می‌تواند با افزایش درصد مولیبدن و کروم جبران شود و تولید‌کنندگان الکترودهای پوشش‌دار، این نکته را در نظر می‌گیرند]۶[.
مسأله جدایش برای فولادهای سوپر اوستینی بسیار شدیدتر است. این فولادها برای مقاومت در محیط‌هایی با خورندگی شدید به کار می‌روند نظیر محیط‌هایی که حاوی یونهای کلرید می‌باشند. این فولادها معمولآ حاوی حدود ۶ درصد مولیبدن می‌باشند. درمورد این فولادها، جبران کردن اثر جدایش با آلیاژهای پایه آهن امکان پذیر نیست، بنابراین برای جوشکاری این فولادها، از مواد مصرفی پایه نیکل استفاده می‌شود. جدول ۱-۴ مقایسه ترکیب شیمیایی یک آلیاژ با ترکیب شیمیایی نوک دندریت آن و ترکیب شیمیایی نواحی بین دندریتی، برای رسوب جوش حاصل از فولاد سوپر اوستیتی بدون استفاده از فیلر و با استفاده از فیلر پایه نیکل با دو ترکیب شیمیایی مختلف را نشان می‌دهد]۶[.

فایل ورد کامل بررسی دو نوع خوردگی خوردگی بین دانه و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن استیلی ۸۵ صفحه در word
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده الف
فایل ورد کامل بررسی دو نوع خوردگی خوردگی بین دانه و خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن استیلی ۸۵ صفحه در word
فهرست ب و ج
۱-مقدمه ۱
۱-۱- تعریف خوردگی ۲
۱-۲- خوردگی الکترو شیمیایی ۳
۱-۳- خوردگی یکنواخت و موضعی ۴
۱-۴- اثر جوشکاری بر خوردگی ۶
۱-۵- پدیده های متالورژیکی ناشی از جوشکاری ۷
۱-۵-۱- تغییرات فازی و جدایش ۸
۱-۶- خوردگی بین دانه ای ۱۰
۱-۷- خوردگی بین دانه ای فولادهای زنگ نزن اوستنیتی در اثر جوشکاری ۱۲
۱-۸- عوامل موثر بر خوردگی بین دانه ای ۱۷
۱-۸-۱- ترکیب شیمیایی و ریز ساختار ۱۸
۱-۸-۲- تاریخچه حرارتی ۲۶
۱-۸-۳- تنش وتغییر شکل پلاستیک ۲۹
۱-۸-۴- اثر محیط ۳۰
۲- روشها و پارامترهای جوشکاری به منظور اجتناب از خوردگی بین دانه ای ۳۷
۲-۱- دامنه کاربرد روشهای جوشکاری پیشنهادی ۳۷
۲-۲- اثر فرآیند جوشکاری وشرایط جوشکاری در وقوع حساسیت ۳۸
۲-۳- رابطه بین انرژی جوش حساس کننده وحساسیت به خوردگی بین دانه ای ۴۲
۳-جنبه های متالورژیکی Knife Line Attack در فولادهای زنگ نزن تثبیت شده ۴۵
۳-۱- خوردگی KLA در فولادهای زنگ نزن تثبیت شده ۴۵
۳-۲- خصوصیات KLA 46
۳-۳- آنالیز دلایل KLA 49
۳-۴- KLA در اتصالات جوشکاری شده در فولادهای زنگ نزن ۵۹
۴- خوردگی توام با تنش ۶۲

عنوان صفحه
۴-۱- شکل ترکها ۶۴
۴-۲- طبقه بندی مکانیزمها ۶۵
۴-۲-۱- مکانیزمهای متالورژیکی ۶۶
۴-۲-۲- مکانیزمهای حل شدن ۶۶
۴-۲-۳- مکانیزمهای هیدروژن ۶۷
۴-۲-۴- مکانیزمهای مکانیکی ۶۸
۴-۳- روشهای جلوگیری ۶۸
۵- نتیجه گیری ۷۱
۶- مراجع ۷۳