بررسی تأثیر جریان سیال بر نرخ خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول آبی به کمک الکترود صفحۀ چرخان

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده مهندسی، صندوق پستی 9177948944

2 تهران، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، صندوق پستی 9465 ـ 11365

چکیده

خوردگی به معنای تخریب یک ماده در اثر واکنش با محیطی که در آن قرار دارد، می‌باشد. یکی از مهمترین عامل‌ های مؤثر بر نرخ خوردگی در داخل لوله‌ها، سرعت سیال در تماس با فلز می ‌باشد. در این پژوهش اثر سرعت سیال بر دانسیته جریان خوردگی برای فولاد کربنی ساده ST37 (AISI 1020) در محلول آب همراه با گاز چاه‌های بندرعباس در دمای °C 25 بررسی شده است. به‌ منظور بررسی مکانیسم و سنیتیک فرایند خوردگی در شرایط هیدرودینامیکی، از دستگاه صفحۀ چرخان استفاده شده است. برای اعمال پتانسیل‌های مورد نظر و ایجاد پلاریزاسیون بر روی قطعه مورد آزمایش از دستگاه پتانسیواستات استفاده شده و برای تحلیل داده‌ ها، روش مقاومت پلاریزاسیون خطی به‌ کار برده شد. در این پژوهش، با تغییر سرعت چرخشی صفحه چرخان از rpm100 تا rpm1700 و ترسیم منحنی‌های پلاریزاسیون آنها، افزون بر به‌ دست آوردن رابطۀ تجربی انتقال جرم این سامانه (Sh=0.8433 Re0.497Sc-1/3) که بسیار نزدیک به رابطۀ لوویچ بود. این نتیجه‌ ها نیز به دست آمد که با افزایش سرعت چرخشی تا rpm1000به‌ دلیل زیاد شدن میزان انتقال جرم، نرخ خوردگی افزایش می‌ یابد. همچنین افزایش سرعت الکترود به مقدارهای بالاتر، با تغییر مکانیسم خوردگی همراه می‌ باشد که در پژوهش مورد بررسی واقع قرار گرفت. در پایان به ارتباط بین نتیجه‌های آزمایشگاهی و جریان سیال در خط لوله پرداخته شد و معادله ای برای محاسبۀ سرعت سیال جاری در خط لوله به‌ عنوان تابعی از سرعت چرخشی معادل در سامانه آزمایشگاهی به‌ دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Fontana M.G., "Corrosion Engineering", Tata McGraw-Hill Education (2005).

[2] Revie R.W., Uhlig H.H., "Corrosion and Corrosion Control", Fourth ed.: John Wiley. 496 (2008).

[3] Philip A., Schweitzer P.E., "Corrosion of Linings & Coatings: Cathodic and Inhibitor Protection and Corrosion Monitoring", Taylor & Francis (2006).

[4] Saremi M., Dehghanian C., Sabet M.M., The Effect of Molybdate Concentration and Hydrodynamic Effect on Mild Steel Corrosion Inhibition in Simulated Cooling Water, Corrosion Science, 48(6): p. 1404-1412 (2006).

[5] De Sanchez S., Schiffrin D., The Use of High Speed Rotating Disc Electrodes for the Study of Erosion-Corrosion of Copper Base Alloys in Sea Water, Corrosion Science, 28(2): p. 141-151 (1988).

[6] Magaino S., Corrosion Rate of Copper Rotating-Disk-Electrode in Simulated Acid Rain, Electrochimica Acta, 42(3): p. 377-382 (1997).

[7] Boto K.G., Williams L.F., Rotating Disc Electrode Studies of Zinc Corrosion, Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry,77(1): 1-20 (1977).

[8] Caprani A., Epelboin I., Morel P., Potentiostatic Investigation of the Evolution of the Cathodic Current, Near the Corrosion Potential, of a Titanium Rotating Disc Electrode in Aerated Sulphuric Acid Medium, Journal of the Less Common Metals, 69(1):  37-48 (1980).

[9] Han S. et al., Rotating Minidisk-Disk Electrodes, Electrochemistry Communications, 9(7): 1434-1438 (2007).

[10] Kreith F., Convection Heat Transfer in Rotating Systems, Thomas F.I., James P.H., (Editors), In: "Advances in Heat Transfer, Elsevier. p. 129-251 (1969).

[11] Kreith F., Taylor J., Chong J., Heat and Mass Transfer from a Rotating Disk, Journal of Heat Transfer, 81: 95-105 (1959).

[12] LaQue F.L., Theoretical Studies and Laboratory Techniques In Sea Water Corrosion Testing Evaluation, Corrosion, 13(5): 33-44 (1957).

[13] Levich V.G., "Physicochemical Hydrodynamics", Prentice-Hall Englewood Cliffs, NJ, Vol. 689. (1962).

[14] Stern M., Geary A.L., Electrochemical Polarization I. A theoretical Analysis of the Shape of Polarization Curves, Journal of the Electrochemical Society, 104(1): 56-63 1957.

[15] Evans S., Koehler E., Use of Polarization Methods in the Determination of the Rate of Corrosion of Aluminum Alloys in Anaerobic Media, Journal of the Electrochemical Society, 108(6): 509-514 (1961).

[16] Ellison B.T., Cornet I., Mass Transfer to a Rotating Disk, Journal of the Electrochemical Society, 118(1): 68-72 (1971).

[17] Vahdat N., Newman J., Corrosion of an Iron Rotating Disk, Journal of The Electrochemical Society, 120(12): 1682-1686 (1973).

[18] De Waard C., Milliams D., Carbonic Acid Corrosion of Steel, Corrosion, 31(5): 177-181 (1975).

[19] Barz F., Bervstein C., Vielstich W., On the Investigation of Electrochemical Reactions by the Application of Turbulent Hydrodynamics, Advances in Electrochemistry and Electrochemical Engineering, 13: 261-353 (1984).

[21] Chapman D.R., Kuhn G.D., The Limiting Behaviour of Turbulence Near a Wall, Journal of Fluid Mechanics, 170: 265-292 (1986).