پديد آورنده :
كريمي سودرجاني، عارفه
عنوان :
توسعه پوشش سراميكي مقاوم به خوردگي در برابر گوگرد مذاب
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
خوردگي و حفاظت مواد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مواد
صفحه شمار :
چهارده، ۹۶ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
علي اشرفي، احمد منشي
توصيفگر ها :
مخازن گوگرد مذاب , تركيبات سراميكي , سيليكات سديم , ترشوندگي , غوطه وري , مقاومت به خوردگي
استاد داور :
مسعود عطاپور، رحمت‌الله عمادي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/01/29
چكيده فارسي :
1 چكيده بهمنظور افزايش طول عمر و كارايي مخازن ذخيره گوگرد مذاب نياز به پوشش دهي داخلي اين مخازن كامال احساس ميشود بدين منظور در تحقيق حاضر بر اساس دادههاي ترموديناميكي تركيبات مقاوم در برابر گوگرد مذاب با استفادهي نمودار الينگهام شامل MgO CaO 2 SiC ZrSiO4 ZrO2 SiO و CuO انتخاب گرديد سپس بهمنظور غربال اوليه نمونهها نمونههاي تهيهشده با استفاده از مواد موردنظر و 7 بايندر سيليكات سديم جامد در گوگرد مذاب به مدت 27 ساعت در دماي 002 درجه سانتيگراد غوطهور گرديد بر اساس بررسي سطح مقطع نمونهها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني تعيين ميزان نفوذ و واكنشپذيري نمونهها در فصل مشترك با گوگرد مذاب نمونههاي 2 ZrSiO4 ZrO و SiC بهعنوان نمونههاي مقاوم انتخاب گرديد جهت تعيين نوع و درصد بايندر با استفاده از كاربيد سيليسيم و بايندرهاي مختلف شامل سيليكات سديم جامد و سيليكات سديم مايع و مقادير متفاوتي از آنها 0 01 51 02 و 03 استفاده شد و آزمون ترشوندگي قطره گوگرد مذاب بهعنوان معياري جهت مقاومت به خوردگي بر روي نمونهها انجام شد همچنين تأثير فرآيند حكاكي سطح نمونهها نيز توسط حكاكي بهوسيله اچ شيميايي مورد بررسي قرار گرفت و آزمون ترشوندگي بهعنوان معياري جهت بررسي مقاومت به خوردگي بر روي آن انجام گرفت نتايج نشان داد كه با توجه به باالتر بودن زاويه ترشوندگي نمونه حاوي سيليكات سديم جامد در محدوده دمايي ذوب گوگرد و نگهداري مخازن گوگرد مذاب 511 541 درجه سانتيگراد و سهولت عملكرد بايندر سيليكات سديم جامد انتخاب گرديد همچنين 02 بايندر سيليكات سديم جامد بهعنوان مقدار بهينه تعيين گرديد افزون بر اين نتايج نشان داد كه فرآيند حكاكي زاويه ترشوندگي را كاهش داده و لذا نميتواند نقش مفيدي در افزايش مقاومت به خوردگي داشته باشد در نهايت آزمونهاي تكميلي بر روي نمونههاي 2 ZrSiO4 ZrO و SiC با استفاده از 02 سيليكات سديم جامد شامل اندازهگيري زاويه ترشوندگي بررسي مورفولوژي سطح استحكام فشاري تست خوردگي بوته و آزمون الكتروشيميايي در گوگرد مذاب صورت گرفت نتايج نشان داد كه مقادير زاويه ترشوندگي براي تركيبات 2 ZrSiO4 ZrO و SiC در محدوده دمايي 511 541 درجه سانتي گراد بسيار نزديك به هم بوده است كه خود معياري از مقاومت باالي اين تركيبات در برابر خوردگي مذاب در محدوده دماي نگهداري مخازن گوگرد مذاب است اما در دماهاي باالتر نمونههاي 2 ZrO و 4 ZrSiO پايداري بيشتري داشته و زاويههاي ترشوندگي باالتري را دارا هستند علت مشابه بودن زواياي ترشوندگي را ميتوان به و جود عنصر مشابه Zr در تركيبات پايه آنها نسبت داد همچنين مقادير به دست آمده براي آزمون استحكام فشاري ناشي از پيوند سيليكات سديم ايجادشده بين دانهها و فرآيند پرس بوده كه حداكثر استحكام براي نمونههاي 2 ZrSiO4 ZrO و SiC به ترتيب برابر با 38 39 M Pa 58 63M Pa و 60 15 M Pa اندازهگيري شد علت بيشتر بودن استحكام تركيبات 4 ZrSiO و SiC وجود عنصر سيليسيم در تركيب پايه و اتصال قويتر با بايندر سيليكات سديم بوده است پس از قرارگيري بوتههاي حاوي گوگرد گرانوله در دماي 051 درجه سانتي گراد و به مدت زمان 861 ساعت سطح مقطع آنها به كمك ميكروسكوپ نوري موردبررسي قرار گرفت در فاصله 01 02 ميكرومتري سطح تماس براي نمونه 2 ZrO تغييرات رنگي مشاهده شد كه نشان از واكنش شيميايي ميان گوگرد مذاب و نمونه بوده است بيشترين مقاومت به خوردگي تركيبات در تست بوته به ترتيب ZrSiO4 SiC و 2 ZrO دارا بودهاند همچنين به منظور بررسي قابليت اعمال پوشش بر روي سطوح فلزي تركيبات به روش پوشش دهي دوغابي بر روي سطح فوالدي 8101 اعمال شد پس از آن آزمون پالريزاسيون پتانسيودايناميك بر روي نمونهها در گوگرد مذاب صورت گرفت نتايج نشان داد كه نمونههاي داراي پوشش سراميكي مقاومت باالتري را نسبت به نمونهي بدون پوشش دارا هستند اما رفتار ميلهي فوالدي پوشش داده شده با SiC از ساير نمونهها بهتر بوده و مقاومت به خوردگي باالتري را از خود نشان ميدهد مقدار چگالي جريان خوردگي براي ميلههاي پوشش داده شده با اكسيدهاي 2 ZrSiO4 ZrO و SiC به ترتيب برابر با 823 497 18 453 و 803 63 نانوآمپر بر سانتيمتر مربع محاسبه شد جمع بندي نتايج نشان داد كه تركيب كاربيد سيلسيم حاوي 02 سيليكات جامد بدون تغيير در مورفولوژي سطح ميتواند بهعنوان پوشش داخلي مخازن ذخيرهسازي گوگرد مذاب در صنايع پتروشيمي و يا به عنوان پوشش سازههاي بتني در شرايط تماس با گوگرد مذاب مورد استفاده قرار گيرد كلمات كليدي مخازن گوگرد مذاب تركيبات سراميكي سيليكات سديم ترشوندگي غوطهوري مقاومت به خوردگي
چكيده انگليسي :
97 Abstract Coating the interior of molten sulfur storage tanks is required for increasing the lifetime and performance of them For this reason in the current research according to the thermodynamic data the constituent s resistant to molten sulfur have been selected using the Ellingham graphs including CaO MgO SiO2 ZrO2 ZrSiO4 SiC CuO The specimens have been prepared using the mentioned constituents and sodium silicate 7wt as a binder and dipped in molten sulfur at 200C for 72 hours The cross section of the specimens has been studied using scanning electron microscopy and the penetration of molten sulfur in the specimens has been investigated According to the micrographs ZrO2 ZrSiO4 and SiC have been passed the conditions For determining the type and the content of the binder the SiC powder and different amounts of 0 10 15 20 and 30 binders liquid and solid sodium silicate has been used and the contact angle of molten sulfur on the prepared specimens has been selected as a criterion for corrosion resistance against molten sulfur In addition the effect of surface etching of the specimens on the contact angle has been studied The results obtained revealed that the specimen prepared using the SiC and 20wt solid sodium silicate has the highest contact angle in the range of 115 145C The results revealed that the surface etching has decreased the contact angle and could not be a preferred process for increasing the corrosion resistance against molten sulfur At last the complement experiments of contact angle measurements surface morphology molten sulfur corrosion of crucibles and electrochemical tests of coatings in molten sulfur on ZrO2 ZrSiO4 and SiC using 20wt solid sodium silicate has been shown that the contact angle of these specimens in the range of 115 145C are very close to each other but in the higher temperatures the ZrO2 and ZrSiO4 are more stable having higher contact angles and so higher stability against molten sulfur The presence of Zr in both compositions could be the reason for similarity of contact angles in ZrO2 and ZrSiO4 In addition the compression strength results were 58 63 38 39 and 60 15 of ZrO2 ZrSiO4 and SiC respectively and could be due to sodium silicate binding and pressing process The presence of silicon in the composition of SiC and ZrSiO4 and its forceful binding with sodium silicate was the reason for highest strength of these compositions The crucibles contain granulated sulfur have been put in the furnace for 168 hours in 150 C and their cross section has been investigated In the ZrO2 crucibles there is color change on the inner surface regarding to chemical reaction with molten sulfur in the 10 20 micrometer of the inner surface The highest corrosion resistance in the crucible test was in the order of SiC ZrSiO4 and ZrO2 The corrosion resistance of coated metallic samples with the compositions of SiC ZrSiO4 and ZrO2 has been studied using potentiodynamic polarization tests in molten sulfur The results obtained revealed that the corrosion rate of the coated samples with ZrO2 ZrSiO4 and SiC were 7 94E 7 3 54E 7 and 3 63E 8 A cm2 respectively The current research has been shown that use of SiC with the 20 wt solid sodium silicate would be a good candidate for lining the interior of the molten sulfur storage tanks in the petrochemical industries Keywords Molten Sulfur Storage Ceramic Compounds Sodium Silicate Wetting Angle Immersion Corrosion Resistance to Molten Sulfur
استاد راهنما :
علي اشرفي، احمد منشي
استاد داور :
مسعود عطاپور، رحمت‌الله عمادي
