پروژه بررسی خوردگی فولادهای کربن استیل با پوشش و بدون پوشش نانوکامپوزیتی هیترهای ایستگاه های گازی. doc

در مخلوط های آب و اتیلن گلیکول در غیاب و در حضور تعدادی از بازدارنده های خوردگی صنعتی. doc

نوع فایل: word

قابل ویرایش 98 صفحه

چکیده:

خوردگی فولادهای کربن استیل با پوشش و بدون پوشش نانو کامپوزیتی هیترهای ایستگاه های گازی در مخوط های آب و اتیلن گلیکول در غیاب و در حضور تعدادی از بازدارنده های خوردگی صنعتی مورد مطالعه قرار گرفته شد و اثر فاکتور هایPH، دما و درصد حجمی اتیلن گلیکول بطور جداگانه و توامأ مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که در PH های بالا، دماهای پایین و درصد حجمی اتیلن گلیکول بالا سرعت خوردگی کاهش یافت، هم چنین با تکنیک های آماری (DOE) شرایط بهینه مناسب از نظر سرعت خوردگی و افزایش عمر قطعه مورد نظر بدست آمد.

و با بررسی اثر بازدارنده های تری آزولی بر روی نمونه مشاهد شد که بازدارنده بخوبی سرعت خوردگی را کاهش می دهند و با ایجاد و لایه محافظ بر روی قطعه مورد نظر از عوامل دیگر جلوگیری به عمل آورده و باعث افزایش عمر قطعه مورد نظر و افزایش کارآیی سیستم می شود

مقدمه:

علیرغم آسانی استفاده و دسترسی راحت به گاز طبیعی، مراحل طولانی برای استخراج تا مصرف آن طی شده است. گاز یکی از منابع انرژی در جهان است و انرژی در جهان امروز یک عامل راهبردی بوده بطوریکه، اغلب کشورهای جهان به خصوص آنها که به دنبال اعمال اراده و قدرت خود بر دیگر کشورها می باشند، از همین مقوله به انرژی می نگرند و چه بسا کشورهای دیگر را نیز تحت سلطه خود در می آورند تا به راحتی بتوانند سرمایه های ملی آنها را نیز تصاحب کنند

فهرست مطالب:

فصل اول

1- 1- مقدمه

1-2- انتقال و توزیع گاز طبیعی

1-2-1- خطوط لوله اصلی گاز

1-2-2- ایستگاه های تقلیل فشار گاز برون شهری

1-2-3- بودار کننده ها

1-2-4- گرم کن

1-2-5- ایستگاه های تقلیل فشار گاز درون شهری

1-2-6- شبکه توزیع شهری

1-3- تعریف پروژه

1-3-1-مقدمه

1-3-2- اتیلن گلیکول و دلیل استفاده آن در هیترها

1-3-2-1- خواص فیزیکی و شیمیایی

1-3-2-2- تجزیه اتیلن گلیکول

1-3-2-3- خوردگی ناشی از اتیلن گلیکول

1-4- خوردگی

1-4-1- تعریف خوردگی و مثال های از آن

1-4-2- اهمیت مطالعه خوردگی

1-4-3- روشعلمی مطالعه خوردگی

1-4-6- روشهای ارائه نتایج حاصل از خوردگی

1-5- پلاریزاسیون و پتانسیل اضافی

1-5-1- پلایزاسیون غلظتی

1-5-2- پلاریزاسیون سنتیکی

1-6- رفتار پلاریزاسیون آندی

1-7- نمودارهای پلاریزاسیون

1-8- پتانسل مدار باز(OCP)

1-9- روش برون یابی تافلی

1-9-1- خطاهای نمودار تافلی

1-10- اسکن پتانسیوداینامیک(PSD)

1-10-1- نمودار اسکن پتانسیوداینامیک آندی

1-11- منحنی پلاریزاسیون چرخه ای (CP)

1-11- انواع پسماند

1-12- طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در مطالعات خوردگی

1-13- لایه دوگانه الکتریکی و مدل الکتریکی توصیف کننده رفتاراین لایه

1-14- طریقه نشان دادن اطلاعات امپدانس و معایب و مزایای آنها

1-14-1- منحنی نایکوییست

1-14-2- معایب و مزایای نمودار ناکوییست

1-15- منحنیها بد و بد – فاز

1-15-1- معایب و مزایای نمودار های بد

1-17- بازدارنده های خوردگی

1-17-1- بازدارنده های آندی

1-17-2- بازدانده های کاتدی

1-17-3- بازدارنده های مختلط:

1-18- طراحی آزمایش (DOE)

1-18-1- کاربرد زراحی آزمایشها(DOE)

1-18-2- معرفی برخی عبارات مورد استفاده در طراحی آزمایش

1-18-3- مراحل انجام طراحی آزمایشها DOE

1-19- قدرت و اطمینان مدل ها

1-20- اهداف پایان نامه

فصل دوم

2-1- مواد شیمیایی به کار برده شده

2-2- وسایل و دستگاههای مورد استفاده شده

2-3- تکنیک های بکار رفته

2-4- مواد و محیطهای بکار رفته

2-5- تهیه محلول ها

فصل سوم

3-1- بررسی رفتار پتانسیل مدار باز

3-2- رفتار پلاریزاسیون آندی

3-2-1- اثز عامل درصد حجم اتیل گلیکول برخوردگی

3-2-2- اثر PH

3-2-3- اثر دما

3-3- مطالعه ی رفتار پلاریزاسیون چرخه ای (CP)

3-3-1- مطالعه رفتار پلایزاسیون چرخه ای برای محلول شماره ی 1

3-3-2- مطالعهی رفتار پلاریزاسیون چرخه ای برای محلول شماره ی2

3-4- بررسی رفتار خوردگی با استفاده از تکنیک طیف سنجی امپدانس الکترو شیمیایی

3-4-1- نمودارنایکوئیست، بد مقدار در محلول طراحی شده شماره 3

3-4-2- نمودارنایکوئیست، بد مقدار در محلول طراحی شده شماره 16

3-4-3- مقایسه بین نتایج امپدانسی بدست آمده برای تمام الکترولیت ها و نتیجه گیری

3-5- نتایج بهینه سازی آزمایشات

5-3-1- بررسی همزمان تاثیر سه فاکتور ما، درصد اتیلن گلیکولو PH

3-5-2- سطح پاسخ و انتخاب شرایط بهینه (جهت بررسی سرعت خوردگی)

3-6- مطالعه بازدارنده ها روی خوردگی هیترها

3-6-1- مطالعه رفتار پلاریزاسیون آندی در حضور بازدارنده ها

3-6-2- بررسی رفتار خوردگی در حضور بازدارنده ها با استفاده از تکنیک امپدانس

3-7- نتیجه گیری

3-8- منابع

فهرست اشکال:

شکل1-1- نمایی از تجهیزات ایستگاه گازی ارومیه

شکل 1-2- نمونه ای از هیترهای گازی ایستگاه گازی

شکل 1-3- آثار خوردگی برروی لوله ها و اطراف درب مخارن هیتر ها گازی

شکل 1-4- تجسم ورقه فولاد و لایه پخش نرنست و تجسم چگونگی تغییرات غلظت

شکل1-5- تجسم شدت جریان تعویض Io و شدت جریانهای جزئی کاتدی و آندی

شکل 1-6- نمایش تغییرات Logi نسبت به E

شکل 1-7- رفتار پلاریزاسیون آندی، رفتار فعال و فعال- رویین

شکل 1-10- نمودار پلاریزاسیون استیل در درون محلول اسیدی هوازدایی شده

شکل 1-11- نمودار اسکن پتانسیوداینامیک آندی

شکل 1-12- رفتار حل شدن مافوق رویین

شکل 1-13- نمودار اسکن پتانسیو داینامیک کاتدی

شکل 1-14- نمودار پتانسیل چرخه ای

شکل 1-15- پسماند مثبت

شکل 1-16- پسماند منفی

شکل 1-17- ولتاژ AC وDC

شکل 1-18- مدل هلمهولتز برای ساختار لایه دوگانه الکترکی

شکل 1-19- مدار معادل الکتریک توصیف کننده ترکیب لایه دو گانه الکتریکی

شکل 1-20- نمودار نایکوئیست بدست آمده برای فلز بدون پوشش حفاظتی

شکل 1-21 مدارمعادل الکتریکی توصیف کننده لایه دو گانه الکتریکی یک فلز با پوش

شکل 1-22- نمودار نایکوئیست یک فلز با پوشش یا لایه رویین

شکل 1-23- منحنی نایکوئیست

شکل1-24- نمودار بد و بد- فاز

شکل 1-25- مدار معادل رندلز دارای عنصر واربرگ و پاسخ نایکوئیست آن

شکل 1-26- تجسم عملکرد انواع بازدارنده های خوردگی (a آندی (b کاتدی (c مختلط

شکل 1-28- ماتریس طراحی یک آزمایش

شکل2-1- دستگاه اتولب و سیستم مورد استفاده

شکل 2-2- نمونه فولادی مورد آزمون الکتروشیمیایی همراه با نگهدارنده

شکل 3-1- تغییرات رفتار پتانسیل با زمان برای کربن استیل پتانسیل

شکل3-2- رفتار پلاریزاسیون پتانسیو داینامیک آندی در محلول های شماره 2،3و15

شکل3-3- نمایش خوردگی آهن در حضور آهن، آب و اکسیژن

شکل 3-4- رفتار پلاریزاسیون پتانسیو داینامیک آندی در محلول های شماره 2،7و10

شکل3-5- رفتار پلاریزاسیون پتانسوی داینامیک آندی در محلول شماره2، 11و 16

شکل 3-6- نمودار ولتامتری چرخه ای برای محلول شماره1

شکل 3-7- نمودار پلاریزاسیون چرخه ای برای محلول شماره2

شکل 3-8- نمودار ناییکوئیست، بد و بو- فاز و مدار معادل الکتریکی

شکل3-9- نمودار ناییکوئیست، بد و بد- فاز و مدار معادل الکتریکی

شکل 3-10- مقایسه ی نمودارهای ناییکوئیست فولاد CK15 در آزمایش های طراحی شده

شکل 3-11- نمودار ناییکوئیست، برای الکترود کار را در این محیط

شکل 2-12- بررسی سرعت خوردگی فولاد با متغیر دما و درصد حجمی اتیلن گلیکول

شکل 3-13- بررسی سرعت خوردگی فولاد با متغیر دماPH

شکل 3-14- بررسی سرعت خوردگی فولاد با متغیر درصد حجمی اتیلن گلیکول و PH

شکل 3-15- تری آزول ها

شکل 3-16- رفتار پلاریزاسیون در دمای 40 درجه

شکل 3-17- رفتار پلاریزاسیون در دمای 60 درجه

شکل 3-18- تبدیل بادارنده به یون

شکل 3-19- نمودار نایکویست و مدار معادل در دمای 40

شکل 3-20- نمودار بد و بد فاز برای محلول 40 درجه

شکل 3-21- نمودار نایکویست و مدار معادل در دمای 60

فهرست جداول:

جدول1-1- عبارت نشان دهنده امپدانس فارادایی مقاومت، خازن اقا شده

جدول 2-1- فهرست مواد استفاده شده

جدول 2-2- درصد عناصر آلیاژی فولاد CK15

جدول 2-3-لیست محلول های تهیه شده بر حسب طراحی آزمایشات

جدول 3-1-نتایج بدست آمده از بررسی پلاریزاسیون الکترود کربن استیل

جدول 3-2- نتایج آمده از نمودارهای پلاریزاسیون چرخه ای

جدول 3-3- مقادیر عناصر مدار معادل الکتریکی در محلول شماره3

جدول 3-4- مقادیر عناصر مدار الکتریکی در محلول شماره 16

جدول 3-5- مقادیر عناصر مدار معادل الکتریکی در محلول های طراحی شده

جدول 3-6- داده های آماری بررسی سرعت خوردگی

جدول 3-7- مقادیر p-value برای مدلCCDسرعت خوردگی هیتر ها

جدول 3-8- لیست محلول های تهیه شده برای اثر بازدارنده ها

جدول 3-9- نتایج بدست آمده از بررسی پلاریزاسیون برای کربن استیل در استفاده از بازدانده ها

جدول 3-10- نتایج بدست آمده از بررسی پلاریزلسیون برای کربن استیل در استفاده از بازدارنده ها

جدول 3-11- مقادیر هر یک از عناصرفازی برای محلول های با 40 درجه سانتی گراد

جدول 3-12- مقادیر هریک از عناصر فازی برای محلول های با 40 درجه سانتی گراد

جدول 3-13- نتایج بدست آمده از بررسی امپدانس اکتروشیمیایی در استفاده از بازدانده ها

منابع ومأخذ:

]1 [ زمین شناسی نفت- جناب اقای دکتر فریدون سحابی.

]2 [موج نفت (تا ریخ نفت ایران از امتیاز تا قرار داد)- آقای امد راسخی لنگرودی [6] گاز طبیعی محور توسعه ایران- آقای شهرام آیرملو تبریزی- روزنامه ایران

]3 [اصول و مبانی طراحی ایستگاه های تقلیل فشار گاز طبیعی – جهت دریافت دانشنامه ی مهندسی مکانیک توسط آقایان سید عبدالله نبویان و علی یوسفی.

1)         V.S.Sastri, Edward Ghali, Mimoun Eboujdam, Corrosion Prevention and Protection, Practicl Solution.John Wily Inc.2007.

Corrosion Science, 71(2008),p 4  ] Somrek Chandra, Ambhorn and Wisarut Wachirairi, 5]

[6]  The Transportation of Natural Gas- www.naturalgas.org     

[7] The Fundamental of Chemical Engineering- by Van Smith.

 [8]  Fundamentals of the Global LNG - by the petroleum economist Ltd. ISBN 1 86186129X –    Feb.04

[10] K.Wheeler, “Technical Insights into Uninhibited Ethylene Glycol” , Process Cooling &        Equipment, July/August 2002.

[11] J.D.Jakson, et al., “ Corrosion of Materials byEthylene glycol-water”, Defenese Metals         Information Center, Ohio, 1965

[12] W.J. Rossiter , et al.,” An Investigation of the Degradation of Aqueous Ethylene Glycol        and Propylene Glycol Solutions Using Ion Chromatography”, Solar Energy Materials, 11,      1985, 455-467.

[13]  J. Beavers, R. Diegle, The Effect of Degradation of Glycol on Corrosion of Metals Used       in Non- Concentrating Solar Collectors International Corrosion Forum Proceeding, 1981.

[14] ASTM D1177 Test Method for Freezing Point of Aqueous Engine Coolants.

[15] ASTM D1177 Test Method for Boiling Point of Engine Coolants.

[16] ASTM D3634 Test Method for Trace Chloride Iron in Engine Coolants.

[17] ASTM D2386 Test Method for Freezing Point of Aviation Fuels

[18] Roth Well Neil,” The Corrosion Monitoring Handbook”, Oxford,2000.

[19] P.G kolman, D.K.Ford, D.P.Butt. T.O.Nelson, corr.sci, 39(1997) 2067-2094.

[20] F.Mansfeld, Electrochemical Techniques, Edited by R.Baboian,p 69, National Association     of Corrosion Engineers,Houston,TX(1986).

[21] Pierre.R.Roberge, Corrosion Engineering Principals and Practice, Mc.Graw Hill 2008.

[22] Zaki Ahmad, Principals of Corrosion Engineeringnd Corrosion Control, Elsevier Science      and Technology Books.

[23] C.P. Dillon, Corrosion in Chemical Process Industries, New York 1986.

[24] W. Stephan Tait. An Introduction to Electrochemical Corrosion Testing and Practicingen      Gineering and Scientists, Pairo Docs Publications-U.S.A 1994.

[25] E.D.Vernik, Application of Electrochemical Techniques in The Development of Alloys for     Corrosive Science, in Baboian, NACE, Houston.USA, 1977.

[26] R.Winston Revie, Herbert Uhlig, Corrosion and Corrosion Control, Wiley Inc. 2008.

 [27] U.R.Evans, The Corrosion and Oxidation of Metals, Edward Arnold, London, 1960, P 324.

[28] Balbaud, P.Fauvet, R.Robin, Q.T.Tran, A.Mugnier, J. Nucl. Mater.375 (2008) 52-64.

[29] M.Keddam, M. Krartic , C.Pallota, Corrpsion.Sci.43(1986)454.

[30]  S. Krakwiak , K.Darowichi, P.Slepski,J.Electroa.chem 575(2005) 33-38.

 [31]  K.Hashimoto, K.Asami, H.Habazaki, corrosion.sci. 49(2007) 42-52.

[32] P.Marcus, I.Olefjord, A.Round Robn on Combined Electrochemical and AES/ESCA         Characterization of The Passive Film on Fe-Cr an Fe-Cr-Mo Alloys, Corros.Sci              28(1988)589-602.

[33] K.Sugimoto, Y.Sawada, Corrosion Science. 17(1977) 425-445.

[34] C.Leggraft, G.Huktquist, I.Olefjord, B.O.Elfstorm, V.M.Knyazheva, Corrosion  Science       9(1979) 343-357.

[35] Diggby D.Macdonald, Reflection on The History of Electrochemical Impedance             Spectroscopy, Electr.Acta,51(2006) 1376-1388.

[36] A.Lasia in: R.E white,B.E Conway,Bockris, Modern Aspects ofelectrochemistry, 32,          Kluwer academic,New York, 1999,p. 143.

[37] Einar Bardal, Corrosion and Protection, Springer 2003.

[18]  Nestor Perez, ” Elctrochemistry and Corrosion Science” Kluwer Academic

1. 2004.

[38] J.B.Jorcin, M.F.Orazem, N.Pebere, B.Tribollet, Electrochemica Acta, 51(2006)1473-1479, CPE Analysis by Local Impedance Spectroscopy.

[39] Evgenij Barsokov, J.Ross Macdonald, Impedance Spectroscopy.WilyInc. Publication 2005.

 [41] V.S.Sastri, Edward Ghali, Mimoun Eboujdam, Corrosion Prevention and Protection, Practicl Solution.John Wily Inc.2007.

[42] Somrek Chandra, Ambhorn and Wisarut Wachirairi, Corrosion Science, 71(2008),p 45.

[43] B.J.Wiersma, Hydrogen Generation During The Corrosion of Carbon Steel in Oxalic Acid, WSRC-TR- 2004-00441(U)

[44] W.S.Tait, J.Coating Technology, 62(768), p.57.61(1989)

[45] W.S.Tait, K.A.Handrich, ASTM STP 1188,p 428-437(1993).

[46] J. N.Murray , P.J.Moran and Gileai,Corrosion 44(8),p.533(1988)

[47]  E.VanWesting: Determination of Coating Perormancewith Impedance Spectroscopy           Measurements, Ph.D Thsis,Technical University of Delft,1992.

[48]  S.F.Mertenes, C. Xhoffer, and Temmerman, Corrosion Science 53,381(1997).

[49] C.H.Hsu and F. Mansfeld , Corrosion Science 57,747(2001).

[50] S.Ningshen, U.Kamachi Mudali, G.Amarendra, Baldev Raj, Corrosion Science 51(2009)       322-329.

[51] M.Itagaki, I.Suzuki, K.Watanabe, Electrochim.Acta 42(1997)1081-1086.

[52] A.Pardo, M.C.Marino, A.E.Cog, R.Viejo, Corrosion Science 50(2008)780-794.

[53] R.D.Armstrong, M.F.Bell and A.A.Matcalfe, Electrochemistry 6, pp.98-127 , Chemical        Society Specialist Periodical Reports,UK(1978).

[54] I.Miller and J.E.Freund, op.cit.pp.263.

[55] http://doe.persianblog.ir

[56] Hongyuan Wang, Junfeng Niu , Xingxing Long, Ya He, 2009 , Sonophotocatalytic            degradation of methyl orange by nano-sized Ag/TiO2 particles in aqueous solutions.           Ultrasonics Sonochemistry , 15 (2008), 386–392.

[57 ] فرزین ارجمند ، " بررسی کارایی برخی روش های کمومتری برای اندازه گیری مخلوط های چند تایی " 1386 ، دانشگاه ارومیه ، پایان نامه کارشناسی ارشد.

[58] Riccardo Leardi, Experimental design in chemistry: A tutorial. Analytica Chimica Acta ,       652 (2009), 161–172.

[59] Xin Li, Jia Ouyang, Yong Xu, Mu Chen, Xiangyang Song, Qiang Yong, Shiyuan Yu,          Optimization of culture conditions for production of yeast biomass using bamboo              wastewater by response surface methodology. Bioresource Technology , 100 (2009),         3613–3617.

[60] Jonas Sjo¨blom , Klaus Papadakis b, Derek Creaser a, C.U. Ingemar Odenbrand , Use of        experimental design in development of a catalyst system. Catalysis Today, 100 (2005),        243–248.