ارزيابي مقاومت خوردگي نمونه‌‌هاي فولاد كربني داراي پوشش‌‌ اپوكسي حاوي پُركننده‌‌هاي پولك شيشه‌‌اي غوطه‌‌ور در محلول‌‌ نمكي با استفاده از روش‌‌هاي اندازه‌‌گيري مقاومت DC

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

شيمي

كارشناسي ارشد

با توجه به خسارات زيادي كه خوردگي فلزات به صنايع مختلف نفت و گاز تحميل مي‌‌كند و استفاده از پوشش‌‌ها به عنوان روشي آسان و كارامد براي جلوگيري از خوردگي، ارائه يك روش صنعتي براي بررسي عملكرد اين پوشش‌‌ها اهميت مي‌‌يابد. از اين رو در اين مطالعه تلاش شد ارزيابي عملكرد پوشش به روش پايش مقاومت نمونه، انجام و درستي نتايج آن با نتايج حاصل از طيف‌‌سنجي امپدنس الكتروشيميايي كه قبلا بارها به وسيله پژوهشگران بسياري مورد استفاده قرار گرفته‌‌است تاييد شود. در بخش اول اين پژوهش، طراحي يك پيل مناسب براي اندازه‌‌گيري مقاومت انجام و پارامتر‌‌هاي تاثيرگذار در اندازه‌‌گيري‌‌ها بهينه شد. سپس آزمون بلندمدت خوردگي براي يكي از نمونه‌‌هاي دريافت‌‌شده از پالايشگاه (بستر فولاد كربني با پوشش آستر و اپوكسي پولك‌‌شيشه‌‌اي) انجام شد. اين نمونه در پيل طراحي‌‌شده قرار گرفت و به مدت 43 روز در دماي 60 درجه سانتي گراد و در معرض محلول خوردنده 5/3 درصد سديم‌‌كلريدتحت شرايط تسريع‌‌شده خوردگي قرار گرفت؛ اما قبل از اندازه‌‌گيري مقاومت نمونه، براي حذف اثر دما بر مقدار مقاومت نمونه، اجازه داده شد تا دماي پيل و نمونه درون آن به دماي محيط برسد. مقاومت نمونه در حالت خشك بسيار زياد و در حدود GΩ 210 بود اما دو ساعت بعد از تزريق محلول نمك به آن به عدد GΩ 1/22 كاهش يافت. اين كاهش به دليل نفوذ محلول به درون پوشش است و وجود تخلخل در پوشش و ناكافي بودن عملكرد سدي آن را نشان مي‌‌دهد. ضمن اين‌‌كه در تصويرهاي گرفته‌‌شده از سطح پوشش نيز وجود ميكروتخلخل‌‌هايي در سطح پوشش تاييد شد. بعد از گذشت 24 ساعت از قرارگيري نمونه در محيط خورنده (محلول نمكي و دماي 60 درجه)، مقاومت آن بيش از 99 درصد افت كرد و به MΩ 175 رسيد. از آن پس مقاومت تا روز بيستم روند افزايشي داشت و به MΩ 557 رسيد كه اين اتفاق مي‌‌تواند به دليل خوردگي و تجمع محصولات خوردگي و ايجاد لايه پسيو غيرهادي در بستر باشد كه خود باعث لايه‌‌زدايي پوشش نيز مي‌‌شود. از روز بيستم تا روزي كه آزمون متوقف شد (روز 43)، تغيير مقاومت روند كاهشي داشت و در روز آخر به MΩ 210 رسيد. اين كاهش نيز مي‌‌تواند به تشكيل مسيرهاي هادي در پوشش به واسطه عبور الكتروليت درون آن و خوردگي گسترده در بستر فلزي باشد. در طي نه روز قرارگيري نمونه‌‌ها در محلول 5/3 درصد سديم كلريدو دماي 60 درجه سانتي‌‌گراد، ميانگين مقادير OCP براي نمونه‌‌هاي CS، A، B و C به ترتيب برابر با 0523/0 ± 6404/0-، 0864/0 ± 3600/0-، 0917/0 ± 2242/0-، 0643/0 ± 2680/0- بود. پتانسيل مدار باز منفي‌‌تر براي نمونه CS و همچنين روند منفي آن نشان‌‌دهنده اين است كه فولاد كربني بدون پوشش در اين شرايط كاملاً مستعد خوردگي است. براي همه نمونه‌‌هاي پوشش‌‌دار همواره مقادير پتانسيل مدار باز مثبت‌‌تر بود. در نمودارهاي امپدانس نمونه‌‌ها در همان ابتداي غوطه‌‌وري دو ثابت زماني مشاهده شد. مقادير مقاومت انتقال بار و مقاومت منافذ در روزهاي مختلف غوطه‌‌وري براي نمونه‌‌ها استخراج شد. براي همه نمونه‌‌ها ابتدا كاهش شديد در مقدار مقاومت انتقال بار + مقاومت منافذ از دقايق اوليه غوطه‌‌وري تا يك روز بعد مشاهده شد. از روز اول تا روز ششم اين مقدار روند افزايشي داشت و در روز نهم دوباره دچار افت شديدي شد _حتي كمتر از مقدار مربوط به روز اول_ (مشابه روند مشاهده‌‌شده در آزمون اندازه‌‌گيري مقاومت DC نمونه). مقادير مربوط به مقاومت انتقال بار + مقاومت منافذ در روز نهم براي نمونه‌‌هاي A، B و C به ترتيب 40/27، 36/50 وMΩ.cm2 62/65 بود. به اين معني كه اگرچه همه نمونه‌‌ها در همان ابتداي غوطه‌‌وري دچار خوردگي شدند، نمونه C كه داراي پوشش ضخيم‌‌تري است نسبت به نمونه‌‌هاي ديگر مقاومت بهتري از خود نشان داده‌‌است. اين نتيجه‌‌گيري بعداً با بررسي مورفولوژي نمونه‌‌ها نيز تاييد شد. در نهايت نتيجه گرفته شد روش اندازه‌‌گيري مقاومت DC براي بررسي عملكرد ضدخورگي پوشش‌‌ها در هر محيط (گاز و مايع) مي‌‌تواند مورد استفاده قرار گيرد.

211863

كاربردي

شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمد محمدي تقي آبادي، كيوان رئيسي

حسن حداد زاده، محمد محسن مومني

محمد ژياني