Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Mahmood Meratian isfahani,Gholamreza Aryanpour
کیوان رئیسی (استاد مشاور) محمود مراتیان اصفهانی (استاد راهنما) غلامرضا آریانپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Pourgharibshahi
محمد پورغریبشاهی شهربابک

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
s Aluminum owning to its high theoretical current capacity (2980 A.hr/kg) in one hand and its low density and low price on the other hand is a good candidate material for fabricating galvanic or sacrificial anodes. However, the protective oxide layer which forms on the surface of pure aluminum causes to lower its closed-circuit potential in sea water making it no longer been useful for protecting steel structures. In order to lower anodic polarization properties many alloys with different chemical compositions have developed. Except several exceptions, all alloys developed for removing the passive film had been empirical caused to develop a number of appropriate commercial alloys which are currently used in cathodic protection systems. The chemical compositions of sacrificial anodes alloy are generally privative and patented. These documents are too imprecise in expressing chemical composition and wrong in the effect of an especial alloying element. Producing high performance anodes is so dependent on the purity of aluminum primary materials and adding zinc and indium as main alloying elements. In order to overcome disadvantages of using low purity aluminum materials which reduce production costs, in recent two decades many researches have been done aiming at finding some new additive agents. Cathodic protection of offshore platforms and oil and gas pipelines in waters of Islamic Republic of Iran also requires these anodes. For this, several tons of aluminum anodes are imported from abroads to Iran annually taking out too much exchange. Presently, only small fraction of this requirement is supplied by internal factories which reports indicate the quality of these anodes is not satisfactory. In order to improve the quality of internal- produced aluminum galvanic anodes, in this research an imported anode was characterized and using obtained information a method for fabricating high performance anodes was introduced. The electrochemical performances of all samples (representative and cast samples) were examined by short term tofel tests and an electrochemical test according to standard of DNV. Microstructure and corrosion morphology of the samples were examined by optical and scanning electron microscopy. It is found that producing high performance aluminum anodes by pouring the melt in metal molds need several alloying elements (such as silicon, magnesium and calcium) other than just zinc and indium. Finally a new cast aluminum sacrificial anode with appropriate electrochemical properties and nominal chemical composition of Al- 5/5%Zn- 0.3%Si- 0.1%Mg- 0.1%Ca- 0.02%In was introduced. Keywords: sacrificial anode, cathodic protection, aluminum alloy, electrochemical properties, Corrosion morphology, Al-Zn-In, casting, Indium activated cast aluminum anode. s Aluminum owning to its high theoretical current capacity (2980 A.hr/kg) in one hand and its low density and low price on the other hand is a good candidate material for fabricating galvanic or sacrificial anodes. However, the protective oxide layer which forms on the surface of pure aluminum causes to lower its closed-circuit potential in sea water making it no longer been useful for protecting steel structures. In order to lower anodic polarization properties many alloys with different chemical compositions have developed. Except several exceptions, all alloys developed for removing the passive film had been empirical caused to develop a number of appropriate commercial alloys which are currently used in cathodic protection systems. The chemical compositions of sacrificial anodes alloy are generally privative and patented. These documents are too imprecise in expressing chemical composition and wrong in the effect of an especial alloying element. Producing high performance anodes is so dependent on the purity of aluminum primary materials and adding zinc and indium as main alloying elements. In order to overcome disadvantages of using low purity aluminum materials which reduce production costs, in recent two decades many researches have been done aiming at finding some new additive agents. Cathodic protection of offshore platforms and oil and gas pipelines in waters of Islamic Republic of Iran also requires these anodes. For this, several tons of aluminum anodes are imported from abroads to Iran annually taking out too much exchange. Presently, only small fraction of this requirement . that producing high performance aluminum anodes by pouring the Keywords: sacrificial anode, cathodic protection, aluminum alloy, electrochemical properties, Corrosion morphology, Al-Zn-In, casting, Indium activated cast aluminum anode.
آلومینیم به سبب داشتن ظرفیت جریان تئوری نسبتاً بالا(A.hr/kg 2980) از یک طرف و چگالی و قیمت مناسب از طرف دیگر، یک ماده مفید برای ساخت آندهای گالوانیکی یا فداشونده به شمار می رود. با وجود این، در اثر واکنش های خوردگی معمولاًروی سطح آلومینیم خالص، یک لایه اکسیدی محافظ ایجاد می شود که منجر به کاهش پتانسیل مدار بسته آن در آب دریا می گردد و بدین ترتیب قابلیت آن برای حفاظت کاتدی سازه های فولادی از دست می رود. حفاظت کاتدی سکوهای نفتی دور از ساحل و لوله های انتقال نفت و گاز موجود در آب های جمهوری اسلامی ایران نیز مستلزم استفاده از این آندها می باشد. بدین منظور سالیانه چندین میلیون تن آند آلومینیمی وارد می شود. هم اکنون بخش کوچکی از این نیاز توسط کارخانه های داخلی تأمین می شود که گزارش ها حاکی از عدم کیفیت و مؤثر نبودن آن ها می باشد. در این پژوهش به منظور افزایش کیفیت و عملکرد آندهای آلومینیمی تولید داخل و بی نیاز نمودن کشور از واردات این آندها، به مشخصه یابی یک نوع از این آندهای وارداتی پرداخته شد و با اطلاعات به دست آمده سعی در ارائه ی روشی برای ساخت آندهای عملکرد بالا شد. عملکرد نمونه ها به کمک آزمون الکتروشیمیایی کوتاه مدت تافل و آزمون استاندارد DNV مورد ارزیابی قرار گرفت. ریزساختار و مرفولوژِی خوردگی نمونه ها نیز به وسیله ی میکرسکوپ های نوری و الکترونی بررسی شد. به نظر می رسد که در روش ریخته گری در قالب فلزی، افزودن دو عنصر روی و ایندیم به تنهایی برای تولید آند با عملکرد الکتروشیمیایی قابل قبول کافی نمی باشد و نیاز به حضور عناصر دیگری از جمله سیلیسیم، منیزیم و کلسیم در ترکیب آلیاژی آند می باشد. در پایان، یک آند فداشونده ی آلومینیمی با خواص الکتروشیمیایی مناسب و ترکیب شیمیایی اسمی In %02/0-Ca %1/0-Mg %1/0-Si % 3/0-Zn %5/5 -Al معرفی شد. کلمات کلیدی: آند فداشونده، آند فداشونده ی Al-Zn-In، ریخته گری، حفاظت کاتدی، آلیاژ آلومینیم، خواص الکتروشیمیایی، مرفولوژی خوردگی. آلومینیم به سبب داشتن ظرفیت جریان تئوری نسبتاً بالا(A.hr/kg 2980) از یک طرف و چگالی و قیمت مناسب از طرف دیگر، یک ماده مفید برای ساخت آندهای گالوانیکی یا فداشونده به شمار می رود. با وجود این، در اثر واکنش های خوردگی معمولاًروی سطح آلومینیم خالص، یک لایه اکسیدی محافظ ایجاد می شود که منجر به کاهش پتانسیل مدار بسته آن در آب دریا می گردد و بدین ترتیب قابلیت آن برای حفاظت کاتدی سازه های فولادی از دست می رود. حفاظت کاتدی سکوهای نفتی دور از ساحل و لوله های انتقال نفت و گاز موجود در آب های جمهوری اسلامی ایران نیز مستلزم استفاده از این آندها می باشد. بدین منظور سالیانه چندین میلیون تن آند آلومینیمی وارد می شود. هم اکنون بخش کوچکی از این نیاز توسط کارخانه های داخلی تأمین می شود که گزارش ها حاکی از عدم کیفیت و مؤثر نبودن آن ها می باشد. در این پژوهش به منظور افزایش کیفیت و عملکرد آندهای آلومینیمی تولید داخل و بی نیاز نمودن کشور از واردات این آندها، به مشخصه یابی یک نوع از این آندهای وارداتی پرداخته شد و با اطلاعات به دست آمده سعی در ارائه ی روشی برای ساخت آندهای عملکرد بالا شد. عملکرد نمونه ها به کمک آزمون الکتروشیمیایی کوتاه مدت تافل و آزمون استاندارد DNV مورد ارزیابی قرار گرفت. ریزساختار و مرفولوژِی خوردگی نمونه ها نیز به وسیله ی میکرسکوپ های نوری و الکترونی بررسی شد. به نظر می رسد که در روش ریخته گری در قالب فلزی، افزودن دو عنصر روی و ایندیم به تنهایی برای تولید آند با عملکرد الکتروشیمیایی قابل قبول کافی نمی باشد و نیاز به حضور عناصر دیگری از جمله سیلیسیم، منیزیم و کلسیم در ترکیب آلیاژی آند می باشد. در پایان، یک آند فداشونده ی آلومینیمی با خواص الکتروشیمیایی مناسب و ترکیب شیمیایی اسمی In %02/0-Ca %1/0-Mg %1/0-Si % 3/0-Zn %5/5 -Al معرفی شد. کلمات کلیدی: آند فداشونده، آند فداشونده ی Al-Zn-In، ریخته گری، حفاظت کاتدی، آلیاژ آلومینیم، خواص الکتروشیمیایی، مرفولوژی خوردگی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی