Share
حماية الفولاذ الكاربوني المستعمل في افران معمل اسمنت الكوفة من التاكل == Protection of Carbon Steel used in Kufa Cement Plant Kilns from Corrosion
Author name:
علي كاظم هادي الشماع
Supervisor name:
سعد عزيز حسن حسوة
General topic:
Chemistry
Specific topic:
Chemistry
Degree:
Master
University:
University of Kufa - College Of Education For Girls - Chemistry Department
Language:
Arabic
University location:
Najaf
First pages:
25T1559 - p.pdf
Abstract:
يتناول موضوع الرسالة دراسة تاكل الفولاذ الكربوني(ST37 - 2)في محلول حامض الكبريتيك ذوالتركيزين(5x10 - 3M,2.5x10 - 6M)ومحلول هيدروكسيدالصوديوم(3.5x10 - 6 M) في المدى الحراري التجريبي من(303الى333)كلفن وباستعمال جهاز المجهاد الساكن (potentiostat ) وبدا مسح الجهد لمدة 20 دقيقة بعد غمر الانموذج من الفولاذ الكربوني في محلول التاكل بدءامن - 300 ملي فولت ومتابعة التفاعل لحين بلوغ الجهد +300 ملي فولت مقابل قطب الكالوميل المشبع وكان معدل تغير جهد المجهاد الساكن مع الزمن يصل الى30ملي فولت لكل دقيقة واستعمل هذا المعدل لتسجيل كثافة التيار بصورة مستمرة مع تغير الجهد.ولقد تم ايجاد كثافات تيار التاكل, جهود التاكل وكذلك خطوط ميل تافل الكاثودية والانودية من منحنيات الاستقطاب في محاليل التاكل. واظهرت النتائج العملية الى انزياح جهود التاكل الى قيم اكثر سالبيه مع ارتفاع درجة الحرارة, كما وازدادت كثافات تيار التاكل عموما مع ارتفاع درجات الحرارة مشيرة الى زيادة سرعة التاكل مع زيادة درجة الحرارة .الاجزاء المستقيمة لخطوط تافل الكاثودية والانودية انزاحت دوما بصورة متوازية لبعضها البعض.حافظت خطوط تافل على خطيتها وبقي مقدار التغير في ميلها طفيفا في كل الدرجات الحرارية التجريبية وهذا دليل على عدم حصول تغيير في ميكانيكيات التفاعلات الكاثودية والانودية مع تغير درجة الحرارة, وامكن الاستدلال من قيم ميل خطوط تافل على ان تعادل ايونات الهيدروجين على المواقع الكاثودية وذوبان الفلز من المواقع الانودية هي الخطوات السائدة والمقررة لسرع التفاعلات التي حدثت على السطوح البينية لكل من الكاثود/ محلول والانود / المحلول . واستنتجت معلومات الدينمية الحرارية لعملية التاكل من قيم جهود التاكل اذﹾ بينت النتائج عموما امكانية حدوث تفاعلات التاكل ورافق تكوين نتاجات التاكل تغيرات في كل من انثالبي وانتروبي التاكل. كما بينت المعلومات الحركية على حدوث تاثير التعويض في تفاعل التاكل، وكما اشارت قيم كل من الطاقة الحرة والانتروبي لعملية التاكل في الاوساط المختلفة الى ان تفاعل التاكل يكون تلقائيا مصحوبا بزيادة في قيم الانتروبي ضمن الظروف التجريبية .اما قيم دوال الدينمية الحرارية لعملية تثبيط التاكل وباختلاف الصبغات المستعملة في الدراسة فكانت مختلفة اعتمادا على طبيعة المثبط اذ تراوحت قيم كل من انثالبي الامتزاز وانتروبي الامتزاز بين الموجبة والسالبة اما طاقة جبس الحرة لعملية الامتزاز فكانت موجبة لجميع المثبطات.اما بالنسبة لكفاءة التثبيط فكانت كمايلي : ا - صبغة الـ (Murexide) اظهرت اعلى كفاءة تثبيط في الوسط 2.5x10 - 6 M H2SO4 اذ تجاوزت .998%عند استعمال تركيز 5 ppmوضمن المدى الحراري التجريبي333 - 303 K . ب - صبغة الـ (Sudan III) اظهرت اعلى كفاءة تثبيط 99.6% في الوسط 2.5x10 - 6 M H2SO4 عند استعمال تركيز 150 ppm وبدرجة حرارة 313 K . ت - صبغة الـ (Carmine) اظهرت اعلى كفاءة تثبيط 99.4% في الوسط 2.5x10 - 6 M H2SO4 عند استعمال تركيز 25 ppm وبدرجة حرارة 333 K . ث - صبغة الـ (Leishman) اظهرت اعلى كفاءة تثبيط في الوسط 2.5x10 - 6 M H2SO4 عند استعمال تراكيز 50,25,5 ppm وبدرجة حرارة 333 K اذ بلغت 99.5%.وبصورة عامة امكن استنتاج اعلى كفاءة تثبيط للاصباغ الاربعة في محاليل التاكل وضمن المدى الحراري التجريبي وكمايلي : محلول 10 - 3 M H2SO4) x5Murexide ˃ Leishman ˃ Sudan III ˃ Carmine (محلول 10 - 6 M H2SO4) x2.5Leishman ˃ Sudan III ˃ Carmine ˃ Murexide (محلول 10 - 6 M NaOH) x3.5Leishman ˃ Sudan III ˃ Carmine ˃Murexide (تم استعمال مجهر الالكتروني المسحي في دراسة التركيب البلوري لعينة الفولاذ الكربوني (ST37 - 2) بعد تعرضه للتاكل بغياب اية صبغة وعند وجود تركيز 50 ppm من كل صبغة من الصبغات الاربعة قيد الدراسة وبدرجة حرارة40oC وفي محلول حامض الكبريتيك ذو التركيز 2.5x10 - 6M H2SO4 كانموذج للفحص المجهري ، وتبين من الدراسة المجهرية ان التاكل الذي يصيب الفولاذ الكربوني ST37 - 2 هو من النمط الذي يصيب الحبيبات البلورية الاوستنيتية والفريتية التي يشتمل عليها الفولاذ الكربوني، فضلا عن تاكل الفواصل البلورية | The subject of this thesis concerned with the investigation of the polarization behaviour of the carbon steel (ST37 - 2) specimen in (5x10 - 3 M H2SO4 ,2.5x10 - 6 M H2SO4 and 3.5x10 - 6 M NaOH ) solutions over the temperature range(303 - 333 K).The potential scan about 20 minute after the specimen immersion in the solutions beginning at - 300mV and proceed through to +300mV verses a saturated calomel electrode .Four dyes (Carmine , Murexide , Leishman and Sudan III ) dyes were used as corrosion inhibitors at concentrations ranging from (5to150 ppm).The corrosion current densities iCorr , corrosion potentials ECorr ,the cathodic and anodic Tafel slopes have been derived from the polarization curves of the carbon steel specimen in the studied solutions with and without dyes. An attempt was made to estimate on theoretical treatments the thermodynamics functions of corrosion of carbon steel (ST37 - 2). The kinetics of corrosion and inhibition of the carbon steel specimen have also been studied by measuring the corrosion rates in presence and absence of dyes (inhibitors) at several temperatures in the experimental temperature range. In general the results of the corrosion experiments showed a shift of the corrosion potentials towards more negative values with the rise of temperatures.The corrosion current densities generally increased with the rise of temperature reflecting the increasing rate of carbon steel (ST37 - 2) specimen corrosion with increasing temperature .The linear sections of the cathodic Tafel lines shifted almost to each other ,and a similar behaviour was found for the linear sections of the anodic Tafel lines .The Tafel lines maintained their linearity and slope at all experimental temperatures suggesting no alterations in the mechanisms of the cathodic and anodic reactions with the variation of temperature .The values of the Tafel slopes suggested that the proton discharge at the cathode and the metal dissolution at the anode were the prevailing rate determining - steps of the reactions which occurred at the cathode /solution and anode / solution interfaces .The measured corrosion potentials and current densities enabled a thorough investigation of the thermodynamic and kinetic aspects of the carbon steel (ST37 - 2) corrosion in the studied solutions. Thermodynamics of carbon steel (ST37 - 2) specimen corrosion have been deduced from their corrosion potentials and the resulting data showed the generally the feasibility of the corrosion reactions and that the formation of the corrosion products was accompanied by the variation of the enthalpy values between negative and positive values and increase of the entropy values of corrosion with variation of temperature . The kinetic data showed the operation of a compensation effect in the corrosion reaction of carbon steel(ST37 - 2) . Also thermodynamics of the dyes adsorption process (inhibition process) in different temperatures were calculated ,the resulting data shows the values of enthalpy and entropy of adsorption ranged between positive and negative values while the values of Gibbs free energy of the adsorption process were positive for all dyes. As for the inhibition efficiency was found as follows : A. Murexide dye was acted as good inhibitor in 2.5 x10 - 6 M H2SO4 and showed the highest inhibition efficiency reach to 99.8% when using concentration of 5 ppm of dye and within the temperature range 333 - 303 K. B. Sudan III dye showed the highest inhibition reach to 99. 6% in 2.5 x10 - 6 M H2SO4 concentration when 150 ppm of dye used and at temperature of 313 K. C. Carmine dye showed the highest inhibition efficiency reach to 99.4%in2.5x10 - 6MH2SO4when using 25 ppm of dye and at temperature of 333 K. D. Leishman dye showed the highest inhibition efficiency in 2.5 x10 - 6MH2SO4at dye concentrations of 50,25,5 ppm and at temperature of 333 K . In general the tendencies of the four dyes for corrosion efficiency followed the orders : 5x10 - 3 M H2SO4 ) Murexide ˃ Leishman ˃ Sudan III ˃ Carmine ( 2.5x10 - 6 M H2SO4) Leishman ˃ Sudan III ˃ Carmine ˃ Murexide (Leishman ˃ Sudan III ˃ Carmine ˃Murexide ( 3.5x 10 - 6 M NaOH) Electronic scanning microscopy was used to study the Crystal structure of a carbon steel(ST37 - 2)specimen after being subjected to corrosion in the absence of dye and presence in a concentration of 50ppm of each dye and at temperature of 40oC and in a solution of sulfuric acid with a concentration of 2.5 x10 - 6 M H2SO4 as a sample for microscopic examination, the microscopic study found that corrosion of carbon steel (ST37 - 2)is of the style of the Austenitic and ferritic Crystal grains as well as crystal boundary corrosion
