18976

۱۸۹۷۶

بررسي خوردگي رفتگي پوشش نيتريد كروم روي فولاد API 5L X65

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد

1394-1396

۱۳۹۶/۱۲/۲۰

دكتر منصور سلطانيه

دكتر سيد مرتضي مسعود پناه

مواد و متالورژي

خوردگي رفتگي پديده¬اي پيچيده¬ است كه شامل اثرات متقابل بين فرآيند مكانيكي رفتگي حاصل از ذرات جامد و فرآيند الكتروشيميايي حاصل از خوردگي است. اين پديده در پالايشگاهاي نفت و گاز، خطوط لوله، پمپ¬ها، صنايع خودرو و صنايع هوايي قابل ‌مشاهده است. در اين پژوهش رفتار خوردگي رفتگي فولاد API 5L X65 داراي پوشش نيتريد كروم مورد بررسي قرارگرفته است. نيتريد كروم از طريق دو مرحله پوشش دهي، آبكاري كروم ‌سخت و نيتروژن دهي پلاسمايي به¬دست آمد. آبكاري كروم‌ سخت در محلول استاندارد ( g.l -2250 اسيد كروميك و g.l -25/2 اسيدسولفوريك) در دماي ◦C60، زمان يك ساعت و چگالي جريان A.dm-2 60 انجام شد. در ادامه، نيتروژن دهي پلاسمايي در دماي ◦C 530 و زمان 10 ساعت انجام شد. آزمايش خوردگي رفتگي در حالت اول در دوغابي حاوي wt NaCl% 5/3، wt SiO2% 3 در سرعت¬هاي m.s-2 4، 5، 6، 5/7 در زاويه ثابت ◦90 و در حالت دوم تحت سرعت ثابت m.s-2 5 و زواياي ◦30، ◦45، ◦60، ◦90 انجام شد. ميزان تخريب از طريق خوردگي رفتگي، خوردگي كل و رفتگي كل به‌طور مجزا براي فولاد X65 و نمونه¬هاي پوشش-دهي شده، تعيين شد. خوردگي كل با استفاده از دستگاه پتانسيواستات به‌طور هم‌زمان با آزمون خوردگي رفتگي به¬دست آمد. شناسايي فاز¬هاي پوشش توسط آناليز پراش پرتو ايكس (XRD) و بررسي مورفولوژي سطح نمونه¬ها قبل و بعد از آزمايش¬ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) انجام شد. نتايج خوردگي رفتگي نشان داد كه فولاد X65 حداكثر تخريب را در زاويه ◦45 (mg.cm-2h-1 85/3) داشته و با افزايش زاويه، تخريب كاهش پيداكرده است. با افزايش زاويه جت دوغاب در پوشش، ميزان تخريب افزايش پيداكرده است به‌طوري‌كه در زاويه ◦90 (mg.cm-2h-1 61/2) حداكثر تخريب مشاهده شده است. همچنين با افزايش سرعت جت دوغاب روي نمونه¬هاي پوشش-دهي شده و فولاد ميزان تخريب افزايش پيداكرده است. به‌طوركلي نمونه¬هاي پوشش¬دهي شده مقاومت بيشتري نسبت به فولاد X65 در آزمون خوردگي رفتگي داشته¬اند. با بررسي¬هاي انجام‌شده در رابطه با مكانيسم غالب در آزمون خوردگي رفتگي، نتايج حاصله در هردو حالت نشان داد كه رفتگي مكانيسم غالب است.

1397/03/10

Investigation of erosion corrosion characteristics of chroumium nitride coating on API 5L X65 steel

5/29/2018 12:00:00 AM

Erosion-corrosion is a complex phenomenon that includes interactions between the mechanical erosion from solid particles and the electrochemical process resulting from corrosion. The phenomenon is a challenging problem in oil and gas refineries, pipelines, pumps, automobile industry and air industry. In this study, the behavior of erosion-corrosion of API 5L X65 steel coated with chromium nitride has been investigated. Chromium nitride was coated in two steps; chromium plating and plasma nitriding. Hard chromium electroplating was carried out in standard solution (250 g.l-1 chromic acid and 2.5 g.l-1 sulfuric acid) at 60 °C and current density of 60 A.dm-2 for one hour. In the following, plasma nitriding was performed at 530 °C and 10 hours. The effects of various impact velocities (4, 5, 6, 7.5 m.s-1) and different impact angles (30◦, 45◦, 60◦, 90◦) on the erosion-corrosion behavior were studied by using the slurry containing of 3.5 wt.% NaCl, 3 wt.% SiO2. The degradation rate was determined through erosion corrosion, total corrosion and total erosion separately for X65 steel and coating. Total corrosion test was determined simultaneously with erosion corrosion test using potentiostat instrument. The phase and surface morphology of samples were characterized by X-ray diffractometry and scanning electron microscopy techinques. The results of erosion corrosion of X65 steel showed that the maximum damage at angle of 45◦ and the degradation slightly decreased with the increase of impact angle. However, the maximum degradation was observed at angle of 90◦. Furthermore, the amount of degradation has increased with increase of impact velocity for the coated and base samples.