پروژه خوردگی بین دانه ای و توام با تنش در فولاد زنگ نزن آستنیتی

این تحفیق در دو بخش، بخش اول به بررسی خوردگی بین دانه ای و دیگری به خوردگی توام با تنش در فولادهای زنگ نزن پرداخته شده است. اینکه پدیده حساس شدن چیست و چه عواملی سبب حساس شدن فولاد می شوند مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به برخی از راه های عمومی پیشگیری از مستعد شدن فولادها برای خوردگی بین دانه ای اشاره شده است. در مورد خوردگی تنشی هم فاکتورهای اثرگذار در این پدیده آورده شده است. در پایان هر بخش تحقیقات انجام گرفته در آن زمینه مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج آنها جمع بندی شده است.

فولادهای زنگ نزن اوستنیتی به علت دارا بودن خواص مکانیکی مناسب و مقاومت عالی به خوردگی، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف دارند. اگر چه حالت کارشده (Wrought) این فولادها، مقاوم به خوردگی است، اما حالت جوشکاری شده آن ممکن است مقاوم به خوردگی نباشد. سیکل حرارتی ناشی از جوشکاری و یا عملیات حرارتی تنش زدایی که بر فولاد اعمال می شود، ممکن است باعث رسوب فاز کاربید کروم در مرز دانه های فولاد، در منطقه متأثر از جوش بشود. نتیجه این فرایند، کاهش غلظت عنصر کروم در مناطق چسبیده به رسوبها است که ممکن است این اختلاف غلظت در ترکیب شیمیایی، باعث از دست رفتن مقاومت فولاد به خوردگی بشود و فولاد به نوعی خوردگی به نام "خوردگی بین دانه ای" حساس بشود. اگر فولاد تحت این شرایط، در محیط سرویس قرار بگیرد، مناطق حساس شده، خورده می شوند و در نهایت، قطعه دچار شکست ناشی از خوردگی خواهد شد.

طبق آمارهای موجود، سهم عمده ای از شکست قطعات در صنایع، شکست ناشی از خوردگی می باشد که قسمتی از آن نیز به خوردگی بین دانه ای مربوط می شود. در نتیجه، با توجه به اهمیت موضوع، هنگام انتخاب فولاد، باید از مقاومت به خوردگی بین دانه ای فولاد مورد نظر، بعد از اتمام پروسه های ساخت، اطمینان حاصل نمود.

خوردگی بین دانه ای، اولین بار حدود 75 سال پیش شناخته شد. از آن موقع به بعد، تحقیقات فراوانی به منظور شناخت بهتر این پدیده و روشهای جلوگیری از آن صورت گرفت. در طول این مدت، در عملیات تولید فولاد و روشهای جوشکاری آن، تغییرات قابل ملاحظه ای اتفاق افتاده است. با این همه، کماکان این سئوال مطرح است که هم اکنون نیز در استفاده از این فولادها، با پدیده خوردگی بین دانه ای روبرو می شویم یا خیر؟

فهرست مطالب پروژه

چکیده

مقدمه

تعریف خوردگی

خوردگی الکترو شیمیایی

خوردگی یکنواخت و موضعی

اثر جوشکاری بر خوردگی

پدیده های متالورژیکی ناشی از جوشکاری

تغییرات فازی و جدایش

خوردگی بین دانه ای

خوردگی بین دانه ای فولادهای زنگ نزن اوستنیتی در اثر جوشکاری

عوامل موثر بر خوردگی بین دانه ای

ترکیب شیمیایی و ریز ساختار

تاریخچه حرارتی

تنش وتغییر شکل پلاستیک

اثر محیط

روشها و پارامترهای جوشکاری به منظور اجتناب از خوردگی بین دانه ای

دامنه کاربرد روشهای جوشکاری پیشنهادی

اثر فرآیند جوشکاری وشرایط جوشکاری در وقوع حساسیت

رابطه بین انرژی جوش حساس کننده وحساسیت به خوردگی بین دانه ای

جنبه های متالورژیکی Knife Line Attackدر فولادهای زنگ نزن تثبیت شده

خوردگی KLA در فولادهای زنگ نزن تثبیت شده

خصوصیات KLA

آنالیز دلایل KLA

KLA در اتصالات جوشکاری شده در فولادهای زنگ نزن

خوردگی توام با تنش

شکل ترکها

طبقه بندی مکانیزمها

مکانیزمهای متالورژیکی

مکانیزمهای حل شدن

مکانیزمهای هیدروژن

مکانیزمهای مکانیکی

روشهای جلوگیری

نتیجه گیری

مراجع

خوردگی بین دانه ای فولادهای زنگ نزن اوستنیتی در اثر جوشکاری

فولادهای زنگ نزن آستنیتی که حاوی تقریباً 18 درصد کروم و 10 درصد نیکل هستند، به خاطر مقاومت عالی به خوردگی کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف نظیر صنایع شیمیایی، نفت، تولید برق و محیط های خورنده دیگر دارند و نیز در کارخانجاتی که محصول تولیدی با خلوص بسیار بالا احتیاج است و آلودگی های ناشی از خوردگی قابل چشم پوشی نیست، استفاده می شوند.

مقاومت به خوردگی این فولادها به خاطر خاصیت غیرفعال (Passive) بودن سطح آنها است. به این معنی که هنگامیکه فولاد زنگ نزن آستنیتی حتی در یک محیط اکسید کننده ضعیف هم قرار بگیرد، یک فیلم نازک سخت و چسبنده از اکسید کروم، روی سطح آن تشکیل می شود که بطور مؤثر بین فلز و محیط خورنده مانند یک مانع عمل می کند. به منظور بدست آوردن خاصیت "پسیو" در آلیاژهای پایه آهن، ضروری است که به آنها حداقل حدود 11-10 درصد کروم اضافه شود. اما پایداری فیلم پسیو، با افزایش مقدار کروم، بهبود می یابد و در نهایت محتوای کروم 18 درصد، به منظور تضمین پسیو بودن فولاد، در اغلب شرایط سرویس دهی فولاد به کار می رود. کروم در دماهای حدود 550 تا 850 درجه سانتیگراد میل ترکیبی شدیدی با کربن دارد و اگر فولاد زنگ نزن 10/18 (منظور، فولادها با محتوای 18 درصد کروم و 10 درصد نیکل است) در این بازه حرارتی، برای مدت زمان بیشتر از یک حد مشخص، حرارت داده شوند، کاربیدهای غنی از کروم در مرزدانه های فلز، تشکیل می شوند...