تحقیق مقاومت به خوردگی برای 3 نوع فولاد میكروآلیاژی و 2 نوع فولاد ساده تقویت شده

تحقیق مقاومت به خوردگی برای 3 نوع فولاد میكروآلیاژی و 2 نوع فولاد ساده تقویت شده

بخشهایی از متن:

فهرست مطالب

عنوان ........................................................................................

چكیده...........................................................................................

فصل اول: مقدمه

1-1-تعریف  خوردگی ...........................................................................................

2-1-محیط های خورنده..........................................................................................

3-1- فولادهای كم آلیاژ...........................................................................................

1-3-1-اثرات افزودنی های میكروآلیاژ كننده ............................................................

2-3-1-انواع گوناگون فولادهای فریت -  پرلیت میكروآلیاژ شده ...............................

1-2-3-1-فولادهای میكرو آلیاژ شده وانادییم ..........................................................

2-2-3-1-فولادهای میكروآلیاژ شده نیوبیوم..............................................................

3-2-3-1-فولادهای میكروآلیاژ شده وانادییم_نیوبیوم.................................................

4-2-3-1-فولادهای میكروآلیاژ شده مولیبدن _نیوبیوم................................................

5-2-3-1-فولادهای میكروآلیاژشده وانادییم_نیتروژن................................................

6-2-3-1-فولادهای میكروالیاژشده  تیتانیوم..............................................................

7-2-3-1-فولادهای میكروآلیژ شده نیوبیوم_تیتانیوم...................................................

8-2-3-1-فولادهای میكرو آلیاژ شده تیتانیوم_وانادییم ..............................................

فصل دوم : مروری بر منابع

1-2-  خوردگی فولاد در بتن...................................................................................

2-2- روش های نمایش ‌خوردگی............................................................................

 1-2-2-  پتانسیل خوردگی ........................................................................................

2-2-2- سرعت خوردگی ماكروسل.........................................................................

3-2-2- مقاومت پلاریزاسیون .................................................................................

3-2- آزمایش های خوردگی....................................................................................

1-3-2- آزمایش های ارزیابی سریع ........................................................................

2-3-2- آزمایش Bench – Scale........................................................................

4-2- روش كار......................................................................................................

 5-2- فولاد تقویت شده .........................................................................................

6-2- آزمایش ارزیابی سریع ...................................................................................

1-6-2- ‌شرح آزمایش ...........................................................................................

1-1-6-2- آزمایش پتانسیل خوردگی .....................................................................

2-6-2- خاصیت نمونه های آزمایش .......................................................................

3-6-2- برنامه آزمایش ..........................................................................................

7-2- آزمایشات  Bench – Scale........................................................................

1-7-2- روش آزمایشات .......................................................................................

1-1-7-2- Southern Exposure.....................................................................

2-1-7-2- نمونه Cracked beam.......................................................................

3-1-7-2- نمونه ASTM G109.........................................................................

4-1-7-2- روش كار آزمایش های Southern Exposure و Cracked Beam

5-1-7-2- روش آزمایش ASTM G109............................................................

2-7-2- آماده سازی نمونه های آزمایش ..................................................................

3-7-2- موادهای مورد نیاز .....................................................................................

8-2-  آزمایش مكانیكی ..........................................................................................

9-2 - آزمایشات ارزیابی سرعت..............................................................................

1-9-2- آزمایش پتانسیل خوردگی ..........................................................................

2-9-2- آزمایش خوردگی ماكروسل........................................................................

10-2- آزمایشات Bench- Scale.........................................................................

1-10-2- آزمایش Southern Exposure...........................................................

2-10-2- آزمایش های Cracked beam ............................................................

3-10-2- آزمایش های ASTM G109 ...............................................................

4-10-2- مشاهده و نمایش نمونه ها .......................................................................

11-2-  آزمایش های مكانیكی.................................................................................

فصل سوم: نتیجه گیری و پیشنهاد

1- نتایج..................................................................................................................

2- پیشنهاد..............................................................................................................

3- خلاصه .............................................................................................................

منابع و مآخذ............................................................................................................

فهرست اشكال

عنوان ......................................................................................................

1-2- آزمایش یك` پتانسیل خوردگی بر روی نمونه ی بتنی........................................

2-2- آزمایش ماكروسل بر روی میله های ساده.........................................................

3-2- آزمایش ماكروسل بر روی نمونه ی بتنی...........................................................

4-2-  ‍آزمایش ماكروسل برای خواندن پتانسیل خوردگی............................................

5-2- نمونه  ملاتی..................................................................................................

6-2- نمونه  southern Exposure.....................................................................

7-2- a – نمونه  cracked Beam........................................................................

7-2-b – نمونه   G109........................................................................................

8-2- مقدار پتانسیل متوسط الكترود اشباع كلومل برای میله های ساده در یون NaCl    1.          6 مولار

9-2-جعبه ترمیتال برای آزمون Bench-Scale.........................................................

10-2- مقدار پتانسیل متوسط خوردگی الكترود اشباع شده كلومل برای میله هایی كه در بتن فرو رفته (دریون NaCl  0.4 مولار)......................................................................................................................

11-2- مقدار پتانسیل متوسط خوردگی الكترود اشباع شده كلومل برای نمونه های ملاتی در بتن فروشده ( در یون NaCl  1.6مولار)...............................................................................................................

12-2- سرعت خوردگی متوسط آزمایش ماكروسل برای میله های ساده در یون NaCl 1.6 مولار.

13-2- سرعت خوردگی متوسط آزمایش ماكروسل برای نمونه های در ملات فرو برده شده با سر پوش پلیمری در انتهای میله ها در یون NaCl   0.4 مولار......................................................................................

14-2- سرعت خوردگی متوسط آزمایش ماكروسل برای میله های در بتن فرو برده شده با سرپوش پلیمری در یون1.6 NaCl مولار.......................................................................................................................

15-2- سرعت متوسط  خوردگی آزمایش ماكروسل برای نمونه های درملات فروبرده شده بدون سرپوش در یون NaCl 0.4 مولار.......................................................................................................................

16-2- سرعت متوسط خوردگی آزمایش ماكروسل برای میله های فرو برده شده دربتن سرپوش دریون  NaCl 1.6 مولار 

17-2- آزمایش      _Southern Exposure سرعت متوسط خوردگی..................

18-2- آزمایش Southern Exposure_ سرعت متوسط خوردگی برای فولادهای شده.

19-2- آزمایش Southern Exposure_ مجموع خسارت خوردگی......................

20-2- آزمایش Southern Exposure_  مجموع خسارات خوردگی برای فولادهای تركیب شده.   

21-2- آزمایش Southern Exposure  - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت بالای نمونه های فولادی      

22-2- آزمایش Southern Exposure  - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت بالای فولادهای تركیب شده. 

23-2- آزمایش Southern Exposure   - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت پایین نمونه ها با حضور الكترود مس _مس......................................................................................................................

24-2- آزمایش Southern Exposure   - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت پایین (نمونه های تركیب شده) با حضور الكترود مس _مس...................................................................................................

25-2- آزمایش Southern Exposure  - مقاومت متوسط ماده به ماده..................

26-2- آزمایش Southern Exposure   - مقاومت متوسط ماده به ماده برای نمونه های  شده.    

27-2- آزمایش Cracked beam -  سرعت متوسط خوردگی.................................

28-2- آزمایش Cracked beam   - مجموع خسارت متوسط خوردگی..................

29-2- آزمایش Cracked beam   - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت بالای نمونه ها با حضور الكترود مس – مس

30-2- آزمایش Cracked beam   - پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت پایین نمونه ها با حضور الكترود مس – مس

31-2- آزمایش Cracked beam   - مقاومت متوسط ماده به ماده...........................

32-2- آزمایش G109 – سرعت متوسط خوردگی..................................................

33-2- آزمایش G109- مجموع متوسط خسارت خوردگی.......................................

34-2- آزمایش  G109- پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت بالای نمونه ها با حضور الكترود مس- مس       

35-2-آزمایش  G109- پتانسیل متوسط خوردگی برای قسمت پایینی با حضور الكترود مس – مس      

36-2- آزمایش G109-  مقاومت متوسط ماده به ماده..............................................

37-2-سطح نمونه SE-CRPT2-1........................................................................

38-2- ضخامت ترك بر روی نمونه SE – CRPT1 / N-3...................................

39-2- تولید خوردگی بر روی قسمت بالایی نمونه SE-N-3...................................

40-2- تولید خوردگی بر روی بالای میله ی نمونه SE-CRPT2-1..........................

41-2- تولید خوردگی بر روی بالای میله ی نمونهSE-CRT-1  (نمای جانبی)..........

42-2- تولید خوردگی بر روی پایین میله ها برای نمونه SE-CRPT2-1..................

فهرست جداول

عنوان .............................................................................................

1-2-   الكترودهای استاندارد مرجع..........................................................................

2-2-توضیح نیم سلول ( ASTM C876 ).............................................................

3-2- حالت های شیمیایی فولادهای تقویت شده (%).................................................

4-2- حالت های مكانیكی فولادهای تقویت شده.......................................................

5-2- مقادیر گوناگون پتانسیل خوردگی در روز 40 م................................................

6-2- سرعت خوردگی آزمایش ماكروسل در مدت 100 روز()........................

7-2- سرعت خوردگی آزمایش Bench – Scale در 70هفته( )....................

8-2- خسارت خوردگی آزمایش Bench – Scale در 70 هفته...............................

9-2-  مقاومت ماده به ماده ی اندازه گیری شده در آزمایش Bench – Scale ..........

10-2- مقاومت ماده به ماده آزمایش Bench – Scale در مدت 70 هفته.................

11-2- مقدار ولتاژ پتانسیل خوردگی ماده ی بالایی با حضور الكترود اشباع شده مس- مس  در آزمایش Bench – Scale  به مدت 70 هفته..........................................................................................................

12-2- پتانسیل خوردگی اندازه گیری شده درآزمایش Bench–Scale به مدت
 70 هفته.................................................................................................................

13-2- آزمایش های مكانیكی .....................

چكیده :

در این پروژه مقاومت به خوردگی برای 3 نوع فولاد میكروآلیاژی و 2 نوع فولاد ساده تقویت شده ارزیابی می شود . فولاد میكروآلیاژ محتوی غلظتی از كرم و مس و فسفر به مقدار كم می باشد . كه گران و مهم تر از كاربرد فولاد معمول تقویت شده می باشد. مقدار فسفر فولاد میكروآلیاژ از مقداری كه استاندارد ASTM‌  اجازه می دهد تجاوز می كند و دیگر فولاد میكروآلیاژی ما محدودة نرمالی از فسفر را دارا می باشد. این 3 نوع فولاد میكروآلیاژی ، یكی از فولادهای معمولی عملیات حرارتی پذیرند كه توسط پروسه های دمایی به شكل كوئینچ كردن و تمپر كردن برروی فولاد كه مستقیماً پس از نورد می‌باشدو برروی دیگر فولاد معمولی نورد گرم انجام شده است .در مطالعه این پروژه متوجه می شویم كه خورده شدن فولاد میكروآلیاژی فقط نصف سرعت خوردگی فولاد تقویت شده معمولی می باشد. اگر فولادها پوشش های epoxy داشته باشند كاهش نرخ نسبی خوردگی تا یك دهم می باشد .

در این پروژه آزمایش های سریع‌ای بر روی فولادها انجام می شود ، پتانسیل خوردگی،ماكروسل خوردگی و 3  آزمایشBench scale :

Southern Exposure  وCracked Beam و G109. برای ارزیابی فولاد از پتانسیل خوردگی و سرعت خوردگی استفاده می‌‌كنیم. برای خاصیت مكانیكی فولاد از آزمایش های خمشی و كشش استفاده می كنیم . نتایج نشان می دهد كه پتانسیل خوردگی این 5 فولاد تقریباً تمایل یكسانی به خورده شدن دارند . در آزمایش Bench – Scale فولاد میكروآلیاژ با محتوی فسفری منظم (CRT ) پایین‌ترین خسارت خوردگی را از خود نسبت به فولاد معمولی نشان می دهد .

اگرچه در آزمایش G109 فولاد CRT مقاومت به خوردگی بیشتری از خود نسبت به فولاد ساده نشان میدهد . در آزمایش Cracked beam بعد از 70 هفته فقط 4% خسارت خوردگی در فولاد معمولی داریم . در آزمایش Southern exposure فولاد CRT نسبت به فولاد معمولی از یك دوره مناسب11% خسارت خوردگی داریم .

خاصیت مكانیكی فولاد میكروآلیاژی مشابه دیگر فولادهای ساده می باشد و فسفر زیاد تأثیری روی خاصیت مكانیكی ندارد.

...

فولادهای میکروآلیاژ شده نیوبیوم – وانادیوم :

فولادهای میکروآلیاژ دارای نیوبیوم  و وانادیوم استحکام تسلیم بالاتری در شرایط نورد گرم بطور قراردادی نسبت به فولادهای موجود را دارد . مثل فولادهای نورد گرم ، فولادهای وانادیوم – نیوبیوم تقریباً همه از استحکام افزایش یافته اشان به دلیل استحکام دهی به رسوب مشتق می شوند و بنابراین دماهای انتقال بالای شکل پذیر  شکننده دارند . اگر فولاد نورد، کنترل شده باشد اضافه کردن نیوبیوم و وانادیوم با هم از جمله مزایایی برای افزایش استحکام تسلیم و پایین آوردن دماهای انتقالی شکل پذیر  شکننده یا تصفیه دانه ای است .

معمولاً فولادهای نیوبیوم – وانادیوم با مقادیر کربن نسبتاً پایین شناخته می شوند . ( کربن كمتر از %10/0) این مقدار پرلیت را کاهش می دهد و چقرمگی ، شکل پذیری و قابلیت جوش را بالا می برد. این فولادها، معمولاً به عنوان فولادهای کاهش یافته پرلیت شناخته می شوند. ]1[

4-2-3-1- فولادهای میکروآلیاژ شده مولیبدن – نیوبیوم :

ممکن است میکروساختمان پرلیت – فریت داشته باشند و یا یک میکرو ساختمان فریت سوزنی داشته باشند ، در فولادهای نیوبیوم، اضافه كردن مولیبدن ، استحکام و تسلیم و استحکام کششی را حدود 20 مگا پاسکال (ksi 3) تا 30 مگا پاسکال (ksi 5/4) به ترتیب در هر 1/0 درصد روی رنج تحقیق شده 27/0 درصد مولیبدن افزایش می دهد ، اثر اصلی مولیبدن روی میکروساختمان  تغییر مورفولوژی پرلیت و معرفی بینیت فوقانی به صورت جانشینی جزیی برای پرلیت است . با این حال ، چون مقادیر جداگانه استحکام پرلیت و بینیت تا حدی مشابهند از اینرو پیشنهاد شده است که افزایش استحکام ناشی از قوی ساختن محلول جامد و قوی ساختن زیاد رسوب (CN)  Nb حاصله با نیوبیوم – مولیبدن باشد .

واکنش بین مولیبدن و نیوبیوم ( یا وانادیوم ( با اضافه كردن مولیبدن به صورت توزیعی برای افزایش قوی ساختن رسوب پیشنهاد شده است . این اثر به رسوب کاهش یافته در آستنیت به دلیل افزایش در قابلیت انحلال ناشی از کاهش در فعالیت کربن ایجاد شده با مولیبدن نسبت داده شده است . با رسوب کمتر در آستنیت ، رسوبات بیشتری  می توانند در فریت تشکیل شوند که باعث بالا رفتن استحکام می شود ، همچنین مولیبدن در خود رسوبات شناسایی شده است ، حضورش ممکن است ، کارآیی قوی شدن را با افزایش و تنش های چسبندگی ( پیوستگی ( و یا با افزایش کسر حجم رسوب ، بالا برد ، این فاکتور های متالوژیکی وقتی در رابطه با کارآیی نورد کنترل شده برای دماهای زیر دمای AR3 در نظر گرفته می شوند، منجر به تهیه فولاد خط لوله نیوبیوم- مولیبدن 70-X مقرون به صرفه تر می شوند . ]1[

...

 پتانسیل متوسط خوردگی را در برابر یك الكترود خالص Calomel در آخرین روز از دورة آزمایش نشان می دهد . پتانسیل خوردگی پایین تر ، احتمال خوردگی بیشتررا نشان

می دهد،‌چنان كه در جدول 2-1 نشان داده شده است زمانی كه پتانسیل خوردگی در برابر الكترود خالص Calomel منفی تر ( كمتر ) از -0.275 ولت است ، بیشتر از 90% احتمال این كه خوردگی رخ ندهد وجود دارد و زمانی كه پتانسیل بین -0.275 , -0.125 ولت باشد ، معلوم نیست خوردگی اتفاق بیفتد .

 نتایج حاصل از آزمایش پتانسیل خوردگی نشان می دهد كه 5 فولاد مختلف تمایل مشابهی به خورده شدن دارند پس از پایان مدت آزمایش ، همة فولادها ، چه ساده چه فرو برده شده در ملات یك پتانسیل متوسط خوردگی دارند كه پایین تر از -0.275 ولت است و نشان می‌دهد كه احتمال اینكه خوردگی رخ دهد بالاست .

جدول 5-2 نشان می دهد كه برای نمونه های ساده (‌معمولی) فولاد N‌ كمترین تمایل به خوردگی را دارد در حالیكه فولاد CRT بیشترین تمایل به خوردگی را دارد . در مورد میله های فرو برده شده در ملات در محلولNaCl با غلظت 4/0 مولار فولاد CRT وCRPT1كمترین تمایل به خوردگی را دارند در حالیكه CRPT2 بیشترین تمایل به خوردگی را دارد . در نهایت برای میله های فرو برده شده در ملات ، درمحلول NaCl  6/1 مولار و CRT كمترین ( پایین ترین) تمایل به خورده شدن را دارد ، در حالیكه CRPT1 بیشترین تمایل به خوردگی را دارد .

شكل 8-2 میانگین (‌متوسط ) پتانسیل خوردگی در برابر الكترود كلومل برای میله‌های ساده در 6/1 مولاریون NaCl و محلول مشابه سازی شده خالص بتن را نشان می دهد . در بازخوانی اولیه كل مشاهدات متوسط پتانسیل زیر 300/0 -  ولت است و بعد از 2 روز همه مشاهدات زیر -0.400 ولت می باشد و ویژگی مهم فولادها تمایل بالای آنها به خورده شدن می‌باشد.

با رسیدن مقادیر بین -0.450 ,- 0.590 ولت در روز40ام، جریان پتانسیل به كندی كاهش می‌یابد . بین بیشترین مدت آزمایش فولادهای معمولی T, N بیشترین پتانسیل را نشان می‌دهند، اگر چه پتانسیل فولاد T در 7 روز آخر منفی ترین می‌شود فولاد CRT, CRPT1 ، منفی ترین پتانسیل های خوردگی را بین بیشترین مدت ازمایش نشان می دهند و در پایان 40 روز مدت آزمایش ، N، بیشترین ترین پتانسیل خوردگی را با -0.455 ولت نشان می دهدو سپس به دنبال آن CRPT1 با CRRT2,-0.506v با -0.507 ولت . و فولاد T -0.538  ولت و CRT  -0.558 ولت را نشان
می دهند.