توصيفگر ها :
خوردگي , مقاومت DC , مخازن نفت , فولاد كربني , اپوكسي , طيفسنجي امپدانس الكتروشيميايي
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
Given the great damage caused by corrosion of metals in various oil and gas industries and the use of coatings as a simple and efficient way to prevent corrosion, it is important to provide an industrial method for evaluating the performance of these coatings. Therefore, in this study, an attempt was made to evaluate the performance of the glass-flake/epoxy coating by monitoring the resistance of the sample and confirming the accuracy of the results with the results of electrochemical impedance spectroscopy, which is abundant in the literature. In the first part of this study, a suitable cell for DC resistance measurement was designed and the effective parameters for the measurements were optimized. Then, a long-term corrosion test was performed on one of the samples received from the refinery (carbon steel substrate with primer and glass-flake/epoxy coating). The sample was placed in the designed cell and exposed to accelerated corrosion conditions at 60°C and a corrosive solution of 3.5% sodium for 43 days. However, before measuring the resistance of the sample, in order to eliminate the effect of temperature on the resistance of the sample, the temperature of the cell and the sample inside it were brought to ambient temperature. The resistance of the sample in the dry state was very high, about 210 GΩ, but two hours after the injection of the salt solution, it decreased to 22.1 GΩ. This significant decrease is due to the penetration of the solution into the coating indicating the presence of porosity in it and insufficient barrier performance. In addition, the presence of micropores in the coating surface was confirmed with the morphological analysis of the coating surface. After the sample was placed in a corrosive medium (saline solution and a temperature of 60 °C) for 24 hours, its resistance decreased by more than 99% and reached 175 MΩ. From then until the twentieth day, the resistance increased to 557 MΩ, which could be due to corrosion occurring on steel/coating interface, accumulation of corrosion products, and the formation of a passive non-conductive layer in the substrate, which can cause delamination of the coating. From the twentieth day to the last day of the test (day 43), the resistance change had a decreasing trend and reached 210 MΩ on the last day. This decrease may also be due to the formation of conductive pathways in the coating due to the passage of electrolyte in it and also due to massive corrosion in the metal substrate. During the nine-day exposure of the specimens to 3.5% sodium chloride solution at 60°C, the mean OCP values for the specimens CS, A, B, and C were -0.6404 05 0.023, 3600 08 0.064. -0-, 0/2242 09 0.017, -0.2680 06 0.043 V vs. SCE, respectively. The more negative open circuit potential values for the specimen CS as well as its negative trend indicate that uncoated carbon steel is quite susceptible to corrosion under these conditions. For all coated samples, the open circuit potential values were always less negative. Two time constants were observed in the impedance plots of the samples even at the very beginning of the exposure. For the samples, the values of charge transfer resistance and pore resistance were extracted on different exposure days. For all samples, a sharp decrease in charge transfer resistance and pore resistance was observed from the first minutes of exposure to one day later. From the first to the sixth day