فهرست مطالب

مجله علوم و مهندسی خوردگی
سال دهم شماره 3 (پیاپی 37، پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/12/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حسین حسن نژاد، سید احمد لاجوردی، اشکان نوری صفحات 7-18

    فولادهای دوفازی کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارند. با بررسی خواص مختلف این فولادها از قبیل خواص مکانیکی و خواص الکتروشیمیایی، میتوان کاربردهای جدیدی در استفاده از این نوع فولادها، متصور بود. هرچند خواص مکانیکی این فولادها در مطالعات زیادی مورد بررسی قرار گرفته است ولی خواص خوردگی این فولادها، نیاز به تحقیقات گسترده‌تری دارد. در این تحقیق، با استفاده از عملیات حرارتی میان بحرانی، به بررسی تاثیر دمای عملیات حرارتی بر ریزساختار و خواص خوردگی فولادهای دوفازی پرداخته شده است. به این منظور، با استفاده از دو روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS)، خواص خوردگی نمونه‌های عملیات حرارتی شده در دماهای 740، 770 و 800 درجه سانتیگراد، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که فاز مارتنزیت تاثیر دوگانه ای بر رفتار خوردگی فولاد دارد. از یک طرف بدلیل مقاومت به خوردگی بیشتر فاز مارتنزیت نسبت به فاز فریت،‌ حضور مارتنزیت سبب افزایش مقاومت به خوردگی فولاد می شود و از طرف دیگر، به سبب اختلاف پتانسیل بین دو فاز مارتنزیت و فریت و ایجاد کوپل گالوانیک، سبب کاهش مقاومت به خوردگی آن می شود. بیشترین مقاومت به خوردگی مربوط به نمونه عملیات حرارتی شده در دمای 770 درجه سانتیگراد می‌باشد و با افزایش دما به 800 درجه سانتیگراد، به دلیل افزایش درصد مارتنزیت و تشدید کوپل گالوانیک بین فاز مارتنزیت (کاتد) و فاز فریت (آند)، مقاومت به خوردگی نمونه کاهش می‌یابد.

    کلیدواژگان: ولاد دوفازی، عملیات حرارتی میان بحرانی، خوردگی، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS)
  • اسمعیل اکبری نژاد صفحات 19-36

    در این پژوهش با استفاده از داده‌های اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی و بر اساس تیوری متوسط موثر مدلی جدید برای تخمین جذب آب پوشش‌ها توسعه داده شد. برای این منظور فرض شده، جزء حجمی الکترولیت (آب) در مقطع عرضی فیلم پوششی به صورت یک تابع توانی تغییر می‌کند و پروفایل مقاومت ویژه و تراوایی پوشش غوطه‌ور شده در محلول الکترولیت را می توان طبق یک فرمول بر مبنای تیوری متوسط موثر حاصل از ترکیب موازی دو محیط شامل الکترولیت و ماده‌ی پوششی محاسبه کرد و با انتگرال گیری از این جزء حجمی الکترولیت در طول ضخامت فیلم پوششی مقدار کل جذب آب قابل محاسبه است. در ادامه برای اعتبار سنجی نتایج حاصل از مدل توسعه داده شده، نتایج حاصل از مدل ارایه شده با نتایج محاسبه شده بر مبنای تیوری براشر-کینگزبری و وزن سنجی در مورد یک نمونه پوشش اپوکسی تجاری که به مدت 120 روز در محلول 3.5 درصد کلرید سدیم غوطه‌ور شده بود مقایسه گردید. نتایج حاصل نشان داد که مقادیر جذب آب تخمین زده شده با نتایج تعیین شده طبق تیوری براشر-کینگزبری و وزن‌سنجی همخوانی نسبتا خوبی دارد. ضمن اینکه با این روش امکان تخمین پروفایل جذب آب پوشش، تغییرات مقاومت ویژه و تراوایی پوشش در طول زمان غوطه‌وری نیز میسر گردید.

    کلیدواژگان: اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی، جذب آب، مدل، پوشش اپوکسی
  • حسین نجفی محترم، عبدالمجید اسلامی، محمدعلی گلعذار، مهدی احمدی، امین کاویان صفحات 37-49

    در این پژوهش به بررسی تاثیر حفاظت کاتدی پالسی بر میزان برد حفاظت کاتدی در زیرپوشش نواری جداشده از فولاد خط لوله پرداخته‌شده است و نتایج حاصله با حفاظت کاتدی به روش معمول مقایسه گردیده است. در این راستا تجهیزی که قادر به شبیه‌سازی شرایط زیرپوشش جدا شده از خط لوله به طول mm2000 باشد، طراحی و ساخته شد. به‌منظور بررسی تاثیر عرض شیار در میزان برد حفاظت، کوپن‌های ساخته شده از جنس فولاد خط لوله API X-52 با ابعاد mm 10×2000 وmm 50×2000، در زیر پوشش جدا شده با فاصله mm 3 قرار گرفتند. با قرار دادن تجهیز در داخل محلول شبیه‌سازی‌شده خاک C2، پتانسیل mVSCE1000- به دو روش حفاظت کاتدی معمول و پالسی با فرکانس 10000 هرتز به دهانه شیار پوشش جدا شده اعمال گردید. نتایج نشان داد که با اعمال روش معمول در هر دو عرض شیار، میزان پتانسیل در همان ابتدای شیار دچار افت شده و به مقادیر OCP می‌رسد در صورتی که در حفاظت پالسی بر خلاف روش معمول برد حفاظتی افزایش پیدا کرد. سطح حفاظت در شیار با عرض mm 50 بیشتر از شیار با عرض mm 10 اندازه گیری شد به گونه ای که سراسر طول جدایش در محدوده حفاظتی قرار گرفت. کم‌تر بودن سطح حفاظتی در شیار با عرض mm 10 می‌تواند به دلیل بالا بودن مقاومت ناشی از پلاریزاسیون غلظتی باشد که انتقال جریان مثبت به داخل شیار را محدود می‌کند. همچنین مقادیر pH در اثر اعمال حفاظت پالسی در شیار با عرض mm 50 به دلیل افزایش سطح حفاظت، دارای مقادیر بالاتری نسبت به شیار با عرض mm 10 بود. به طور خلاصه نتایج نشان داد که علی رغم عدم کارایی روش حفاظت معمول در زیر پوشش جدا شده نواری، اعمال حفاظت کاتدی پالسی با فرکانس بالا می تواند به عنوان یک روش موثر در افزایش برد حفاظت کاتدی در زیر پوشش‌های نواری جدا شده باشد.

    کلیدواژگان: خوردگی، پوشش جداشده، حفاظت کاتدی پالسی، فولاد خط لوله
  • اسماعیل جعفری، رامین ایازی صفحات 51-63

    در این مقاله تاثیر نحوه چیدمان آندها بر روی چگالی جریان اعمالی در سیستم حفاظت کاتدی بتن مسلح مورد بررسی قرارگرفته است. بدین منظور دو آرایش متفاوت از آندها با تعداد آندهای متفاوت مورد بررسی قرارگرفته است نتایج حاکی از آن است که محل قرارگیری آندها نسبت به میل‌گردها در بتن روی چگالی جریان تاثیر مهمی دارد. و مقدار چگالی جریان اعمالی برای حفاظت از خوردگی، تابعی از محل قرارگیری آندها می‌باشد. در حالتی که آندها نسبت به میل‌گردها موازی می‌باشند چگالی جریان اعمالی کمتری موردنیاز است و درصورتی‌که آندها نسبت به میل‌گردها عمودی باشند، چگالی جریان بیشتری جهت حفاظت موردنیاز می‌باشد.

    کلیدواژگان: حفاظت کاتدی، بتن مسلح، چگالی جریان، جریان اعمالی
  • امین سلیمانی، طاهر ربیع زاده، بهزاد آبشت، احسان شالچی، میرقاسم حسینی صفحات 65-80

    در راستای توسعه پوشش‌های الکترولس نیکل و بهبود برخی از خواص آنها، موضوع پوشش‌های الکترولس کامپوزیتی نیکل با خواص ضد خوردگی و روانکاری مناسب مطرح شده است. در این پژوهش پوشش‌های کامپوزیتی Ni-P-PTFEحاوی درصدهای مختلف PTFE با استفاده از روش الکترولس بر روی بستر فولادی ترسیب شد و اثر درصد مشارکت PTFE در پوشش بر روی خواص مکانیکی، رفتارخوردگی و تریبولوژیکی پوشش مورد بررسی قرار گرفت. آزمون میکرو سختی و سایش پین بر روی دیسک برای ارزیابی سختی و مقاومت سایشی و میزان ضریب اصطکاک پوشش‌ها صورت پذیرفت. آنالیزهای SEM و EDX به ترتیب جهت بررسی مورفولوژی پوشش و عناصر موجود در پوشش انجام شدند. مقادیر P پوشش در غیاب PTFE حدود %wt. 10/42 بود که در حضور 20 گرم بر لیتر PTFE به حدود %wt. 02/5 کاهش یافت. نتایج نشان داد که حضور ذرات روانکار PTFE ضریب اصطکاک را کاهش داده که برای پوششهای کامپوزیتی Ni-P-PTFE در حمام حاوی غلظت 20 گرم بر لیتر PTFE کمترین میزان ضریب اصطکاک (0/1 در مقایسه با 0/8 اندازه گیری شده برای پوشش Ni-P) مشاهده شد. رفتار ضد خوردگی پوششها در محیط 3/5 درصد وزنی کلرید سدیم با استفاده از آزمون پلاریزاسیون تافلی و روش اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی مورد ارزیابی قرار گرفت. مشخص شد که پوشش حاصل از حمام با غلظت 20 گرم بر لیتر PTFE بیشترین مقاومت به خوردگی را ارایه می دهند و پتانسیل مدار باز ازmV 475 – به mV 350 ا – افزایش یافت. همچنین مقادیر لگاریتم دانسیته جریان خوردگی از µA.cm-278/1 به µA.cm-215/1 کاهش یافت.

    کلیدواژگان: پوشش الکترولس، کامپوزیت، پلی تترا فلورو اتیلن، خود روانکاری، خوردگی، سایش، اصطکاک
  • فرزین قدمی، علیرضا صبور روح اقدم، سهیل قدمی، بهنوش نوایی فرد صفحات 81-95

    در بررسی حاضر، ابتدا پودر نانوساختار MCrAlY با استفاده از روش آسیای مکانیکی تهیه شده و سپس پوشش نانوساختار با استفاده از روش پاشش حرارتی بر روی زیرلایه فولادی اعمال شد. سپس مشخصه‌های ساختاری و رفتار اکسیداسیون همدما و سیکلی پوشش‌های نانوساختار در مقایسه با پوشش‌های متداول مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. ارزیابی‌های ساختاری و فازی پودرها و پوشش-های شکل گرفته از آنها توسط روش‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، آنالیزعنصری EDS و آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) انجام شد. جهت بررسی اکسیداسیون دمابالای پوشش‌ها از روش‌های اکسیداسیون هم دما و سیکلی بترتیب در دماهای 1000 و 1100 درجه سانتیگراد استفاده شد. نتایج اکسیداسیون نشان داد که پوشش نانوساختار MCrAlY، مقاومت و پایداری در برابر اکسیداسیون همدما و سیکلی بالاتری را نسبت به پوشش متداول از خود نشان می دهد. ارزیابی سینتیک اکسیداسیون هم دما همچنین مشخص کرد که در رابطه با رشد لایه اکسیدی با زمان در مراحل اول اکسیداسیون هم دما، هر دو نوع پوشش متداول و نانوساختار از رفتار پارابولیک (سهموی) و در اکسیداسیون بلند مدت، پوشش هابی متداول از رفتار پارابولیک و پوشش نانوساختار دارای انحراف جزیی از حالت پارابولیک از خود نشان می دهد. نتایج همچنین از پایداری بالاتر پوشش نانوساختار در شرایط اکسیداسیون سیکلی حکایت داشت. بر همین اساس افزایش مقاومت به اکسیداسیون در پوشش نانوساختار MCrAlY به دلیل کنترل رشد لایه اکسیدی و با مورفولوژی ریزتر و افزایش چسبندگی آن به زیر لایه نسبت داده می شود.

    کلیدواژگان: آسیای مکانیکی، پوشش نانوساختار MCrAlY، پاشش حرارتی، رفتار اکسیداسیون
|
  • H. Hassannejad, S.A. Lajevardi, A. Nouri Pages 7-18

    Dual-phase steels have many applications in various industries. By studying the various properties of these steels such as mechanical and electrochemical properties, new applications can be imagined in the use of this type of steels. Although the mechanical properties of these steels have been studied in numerous studies, the corrosion properties of Dual-phase steels need to be extensively studied. In this research, using intercritical heat treatment, the effect of heat treatment temperature on the microstructure and corrosion properties of Dual-phase steels has been investigated. For this purpose, using two methods of potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), the corrosion properties of heat treated samples at 740, 770 and 800 ° C were investigated. The results showed that the martensite phase has a dual effect on the corrosion behavior of steel. On the one hand, due to the higher corrosion resistance of the martensite phase than the ferrite phase, the presence of martensite increases the corrosion resistance of steel. On the other hand, due to the potential difference between the two phases of martensite and ferrite and galvanic coupling, presence of martensite reduces corrosion resistance. The highest corrosion resistance was related to the sample prepared at 770 ° C. With increasing temperature to 800 ° C, due to the increase in the percentage of martensite phase and the intensification of the galvanic coupling between the martensite phase (cathode) and the ferrite phase (anode), the corrosion resistance of the sample decreases.

    Keywords: Dual-phase steel, intercritical heat treatment, corrosion, potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS)
  • E.Akbarinezhad Pages 19-36

    A new model for estimating the water absorption of coatings has been developed using electrochemical impedance spectroscopy data and based on an effective medium theory. It is assumed that the volume fraction of the electrolyte varies along the cross section of coating thickness according to a power-law which is defined based on coating thickness and its capacitance capacity and the coating resistivity and permittivity profiles of immersed coating can be calculated through an effective medium theory (EMT) formula corresponding to a parallel combination of the two media (electrolyte and coating material). The total volume water uptake of proposed model was compared with the results calculated based on the Brusher-Kingsbury theory and gravimetric data for a commercial epoxy coating sample immersed in 3.5% sodium chloride solution for 120 days. The results showed that the estimated water absorption values according to this model, gravimetric method and Brusher-Kingsbury model is 7.5, 7.1 and 10.3%, respectively, and the results of this model are in good agreement with the gravimetric results.. In addition, this method made it possible to estimate the water absorption profile of the coating, changes in specific strength and permeability of the coating during immersion time.

    Keywords: EIS, Water uptake, Model, Epoxy coating Brusher-Kingsbury theory
  • H.Najafi, A.Eslami *, M.A.Golozar, A. Kavian, M.Ahmadi Pages 37-49

    The effect of pulse cathodic protection (CP) on CP penetration depth under tape coating disbondment of pipeline steel has been investigated in this study and results have been compared with conventional CP. In this regard, a laboratory cell with the length of 2000 mm that can simulate the underlying conditions by applying CP was designed and made. For investigation of crevice width on CP penetration depth coupons with dimensions of 2000×10 mm and 2000×50 mm made from API X-52 pipeline steel were placed under coating disbondment with the gap size of 3 mm and different widths. By placing the cell in a simulated soil solution C2, the potential of - 1000mVSCE through two methods of conventional & pulse CP with the frequency of 10000 Hz was applied to the open mouth (OM) of the simulated coating disbondment. Result showed by applying conventional CP for both the crevice widths, potential failed sharply to Open Circuit Potential (OCP) near to the OM while for pulse CP, in contrast to conventional CP, which CP penetration depth was increased. At the crevice with the width of 50 mm CP level was measured more than the width of 10 mm, such that the entire disbondment length was protected by CP. The lower CP level for the crevice with the width of 10 mm could be due to concentration polarization resistance which restricted the penetration of the positive current within the crevice. Also, pH value under the coating disbondment with applying pulse CP at the crevice with the width of 50 mm was measured more than the pH value for the disbondment with 30 mm width other due to higher CP level under this disbondment. In summary, results showed despite the conventional CP, applying pulse CP with high frequency could be an effective method in increase of the CP penetration depth under tape coating disbondments.

    Keywords: Corrosion, Disbonded Coating, Pulse Cathodic Protection, Pipeline Steel
  • R.Ayazi, E. Jafari Pages 51-63

    In this paper, the effect of anode arrangement is investigated on the applied current density in the cathodic protection system of reinforced concrete. For this purpose, two different arrangements of anodes with different number of anodes have been studied. The results indicate that the location of anodes relative to the rods in concrete has a significant effect on the current density. And the amount of applied current density for corrosion protection is a function of the anodes location. In the case where the anodes are parallel to the rods, a lower applied current density is required, and if the anodes are vertical to the rods, a higher current density is required for protection.

    Keywords: Cathodic protection, Reinforced concrete, Current density, Impressed current
  • A. suleymani, T. Rabizadeh B.Abasht, E. Shalchi, M. G. Hosseini Pages 65-80

    To develop and improve some of the electroless nickel coating properties, nickel composite electroless coatings were introduced. In this research, Ni-P-PTFE composite coatings containing different PTFE percentages were deposited on steel substrate by electroless method. The influence of amount of PTFE on the mechanical, anti- corrosive and tribological properties of coatings was investigated. The Micro hardness and pin on disk analysis were carried out to evaluate the hardness, erosion resistance and friction coefficient of coatings. Scanning electron microscopy (SEM) and Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) were performed to study the morphology and elements of coatings. The results showed in the absence of PTFE the amount of P element was about 10.42 wt.% whilst it decreased to 5.02 wt.% in the presence of 20 g/l PTFE. In addition, the presence of PTFE lubricant particles reduced the friction coefficient from 0.8 for Ni-P coating to 0.1 for Ni-P-PTFE (20g/l) composite coatings. In bath containing concentrations of 20g/l PTFE, respectively, the lowest coefficient of friction was observed. The anti-corrosive behavior of coatings was studied in 3.5 wt. % NaCl by tafel polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods. Evaluating the effect of PTFE concentration on the corrosion behavior of the composite coatings demonstrated that the obtained coatings in presence of 20 g/L PTFE had the maximum corrosion resistance. For example, the OCP number increased from -475 mV to -350 mV. Moreover, the logarithm of the corrosion current density decreased from 1.78 μA.cm-2 to 1.15 μA.cm-2. It was due to the proper distribution of PTFE particles in coating and their chemical stability.

    Keywords: electroless coating, polytetrafluoroethylene, self lubricant, corrosion, wear, friction
  • F. Ghadami *, A. Sabour Rouh Aghdam, S. Ghadami, B. Navaee Fard Pages 81-95

    Conventional and nanostructured NiCoCrAlY coatings were deposited developed using the high-velocity oxy- fuel (HVOF) thermal spraying technique. The nanostructured NiCoCrAlY powder feedstock for the coatings was produced by the ball milling method. In this regard, the ball-milling method was used to produce the nanostructured NiCoCrAlY powder feedstock. The microstructures examinations of the as-received and nanostructured powders as well as their developed coatings were analyzed investigated by using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscope (FESEM) equipped with energy-dispersive electron dispersed X-ray spectroscopy (EDS), and a transmission electron microscope (TEM). Due to the evaluation of the oxidation kinetics, the free-standing coating specimens were subjected to the isothermal and cyclic oxidation testing at 1000 and 1100 ºC respectively, under a laboratory air atmosphere. The results indicated that the as- received NiCoCrAlY coating had a parabolic oxidation behavior in short- and long-term oxidation exposure tests. For the nanostructured NiCoCrAlY coating, in contrast, the long-term oxidation kinetics deviated from parabolic behavior and showed instead sub-parabolic rate behavior. The obtained results also exemplified revealed that the nanostructured NiCoCrAlY coating had a greater oxidation resistance for to both cases of isothermal and cyclic conditions on account of the formation of a dense and slow-growing Al2O3 layer on the coating surface.

    Keywords: Ball milling, Nanostructured MCrAlY coating, Thermal spraying, Oxidation behavior