Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Hamidreza Salimi jazi,Mohmmad ali Golozar
کیوان رئیسی (استاد راهنما) حمیدرضا سلیمی جزی (استاد مشاور) محمدعلی گلعذار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Abdellah Sheikhi
عبداله شیخی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Electrochemical investigation of hot corrosion of Inconel 625 in molten 60%NaNO3 - 40% KNO3 salt
High temperature designing needs to material which can be resistive against the hot corrosion. Because of the perfect resistance against corrosive environments, Nickel based alloys (a group of super alloys) have a lot of applications particularly at high temperatures. Inconel 625 is one of these alloys, which is applicable in many industries for its high strength and corrosion resistance. These alloys have suggested for application in solar power stations. One of the common usable salts for the solar power stations is molten salt with composition of 40%KNO 3 -60%NaNO 3 , which are usable in a liquid state for a wide range of high temperature applications. For these industries, the molten salts are used for adsorption and maintenance of the sun conducted heat. In addition, there is little information about hot corrosion behavior of these super alloys. So, this research investigates hot corrosion behavior of Inconel 625 in molten salt with composition of 40%KNO 3 -60%NaNO 3 , using weight loss measurements, electrochemical tafel polarisation, cyclic polarisation and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). For this purpose, an electrochemical cell containing a heat-transition system was designed. Weight loss measurements for determining the oxidation kinetic at 500 and 600 , and electrochemical tafel polarisation tests for both 500 and 600 were carried out. The effect of NaNO 3 inhibitor on the polarisation curves was also evaluated at 600 . Moreover, the cyclic polarisation tests and the EIS measurements in open circuit potential at both temperatures were performed. The weight loss measurements shown that oxidation procedure of Inconel 625 is a diffusion controlled reaction and follows from parabolic rule, where with increasing temperature, the oxidation rate is increased. Based on the tafel polarisation curves, it was demonstrated that half-cell reduction reaction is under activation energy control and half-cell oxidation reaction is under diffusion control. However, it was detected that with increasing temperature the polarisation curve is shifted toward the right side. NaNO 3 inhibitor used at 0.01, 0.03, 0.1, 0.3 mol/kg concentrations At 600 , NaNO 3 inhibitor at 0.1 mol/kg concentration had the best efficiency and as a result, it increased the pitting corrosion resistance and prohibited form pit nucleation. Conducted cyclic polarisation test shown a positive residual loop and confirmed the presence of pits. At 500 and 600 , EIS measurements depicted two distinctive loops. The first in the high frequencies was attributed to the corrosion procedure and the second was related to the limited diffusion procedure for the molten nitrated salt. Keywords : Inconel 625, nitrated salts, hot corrosion, pitting corrosion, inhibitor
طراحی در دماهای بالا می‌طلبد از موادی استفاده گردد که بتوانند در برابر خوردگی داغ مقاومت نمایند. آلیاژ‌های پایه نیکل (سوپر آلیاژها) به علت داشتن مقاومت عالی در برابر محیط‌های خورنده مخصوصاً در دما‌های بالا کاربرد زیادی دارند. یکی از انواع سوپرآلیاژها اینکونل 625 می‌باشد که به علت استحکام و مقاومت بالا در برابر خوردگی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. پیشنهاد شده از این سوپرآلیاژ نیز در صنایع نیروگاه خورشیدی استفاده گردد. یکی از نمک‌های مورد استفاده در نیروگاه‌های خورشیدی، نمک‌های مذاب نیتراتی هستند با ترکیب 60% NaNO 3 - 40% KNO 3 که در دمای بالا در گستره‌ی وسیعی از دما به‌صورت مایع کاربرد دارند. در این صنایع از نمک‌های مذاب نیتراتی برای جذب و نگهداری حرارت ساطع شده از خورشید استفاده می‌شود. همچنین اطلاعات کمی در مورد خوردگی داغ این سوپرآلیاژ در نمک‌های مذاب نیتراتی ذکر شده وجود دارد. لذا در این پژوهش، رفتار خوردگی داغ سوپر آلیاژ اینکونل 625 در نمک مذاب 60% NaNO 3 - 40% KNO 3 به کمک آزمون‌های کاهش وزن، الکتروشیمیایی پلاریزاسیون تافل، پلاریزاسیون چرخه‌ای و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مورد بررسی‌ قرار گرفته است. بدین منظور، یک سل الکتروشیمیایی مجهز به سیستم حرارت‌دهی طراحی شد. آزمون‌ کاهش وزن جهت تعیین سینتیک اکسیداسیون و آزمون‌های الکتروشیمیایی پلاریزاسیون تافل در دو دمای 500 و 600 درجه سانتیگراد انجام گرفتند و نقش بازدارنده نیتریت سدیم بر منحنی‌ها در دمای 600 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. همچنین آزمون پلاریزاسیون چرخه‌ای در دو دمای 500 و 600 درجه سانتیگراد انجام شد. آزمون‌های طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در پتانسیل مدار باز در دو دمای 500 و 600 درجه سانتیگراد انجام گرفتند. با انجام آزمون کاهش وزن مشاهده شد که اکسید‌اسیون آلیاژ اینکونل 625 یک فرایند کنترل شده نفوذی است که مطابق با قانون سهمی پیشروی می‌کند و با افزایش دما نرخ اکسیداسیون افزایش می‌یابد. از منحنی‌های پلاریزاسیون تافل مشخص شد که نیم‌واکنش احیایی تحت کنترل انرژی اکتیواسیون و نیم‌واکنش آندی تحت کنترل فرایند نفوذ است. از طرفی با افزایش دما، نمودار به سمت راست شیفت پیدا می‌کند. بازدارنده‌ی نیتریت سدیم در غلظت‌های 01/0، 03/0، 1/0 و 3/0 مولال در دمای 600 درجه سانتیگراد استفاده شد. نیتریت سدیم در غلظت 1/0 مولال بهترین تأثیر را داشته و در نتیجه، از جوانه‌زنی حفره جلوگیری می‌کند. با انجام آزمون پلاریزاسیون سیکلی در حالت بدون بازدارنده، حلقه پس‌ماند مثبت مشاهده شد و وجود حفره‌ها بر روی سطح آلیاژ اینکونل 625 تأیید شد. در دماهای 500 و 600 درجه سانتیگراد طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی دو حلقه را آشکار ساخت. حلقه اول در فرکانس بالا مربوط به فرایند خوردگی و حلقه دوم در فرکانس‌های پایین مربوط به فرایند نفوذ به واسطه حضور غشای بازدارنده بر سطح فلز بود. کلمات کلیدی اینکونل 625، نمک‌های مذاب نیتراتی، خوردگی داغ، خوردگی حفره‌ای، بازدارند

ارتقاء امنیت وب با وف بومی