فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:116
پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد
رشته مهندسی شیمی
فهرست مطالب:
1-1- خوردگی 3
1-1-1- مقدمه ای بر خوردگی 3
1-1-2- تعریف خوردگی 4
1-1-3- اهمیت پدیدهی خوردگی (بررسی کلی) 4
1-1-4- آسیب‌شناسی صنعت از دیدگاه خوردگی 6
1-2- ویژگی آب و هوایی و اقلیمی استان 7
1-2-1- آب و هوا 7
1-2-2- توده هواهای موثر بر آب و هوای مازندران 8
1-2-3- طبقه بندی اقلیمی استان 9
1-2-4- ضرورت انجام پروژه در استان مازندران 10
1-3- انواع موقعیت های مکانی خطوط انتقال گاز 11
1-3-1- اتمسفر 11
1-3-2- غوطه ور 11
1-3-3- زیر زمین (مدفون) 12
1-4- پوششها 13
1-4-1- انتخاب مواد مناسب 14
1-4-2- طراحی مناسب 15
1-4-3- مشخصات ضروری پوشش 17
1-4-4- نقش پوشش 17
1-4-5- سندبلاست 17
1-5- نانوذرات و خواص آن ها 20
1-5-1- روش های تولید نانو ذرات 22
1-5-2- چگونگی بررسی ویژگیهای نانو ذرات 24
1-6- نانوکامپوزیت ها 25
1-6-1- معرفی و چگونگی پیدایش نانوکامپوزیت ها 25
1-6-2- بهتر شدن خواص مکانیکی 28
1-6-3- بهتر شدن خواص فیزیکی 28
1-6-4- بهتر شدن خواص شیمیایی 29
1-6-5- طبقه بندی نانوکامپوزیت ها و انواع آن 29
1-6-6- روش های ساخت نانو کامپوزیتها 31
1-6-7- کاربرد نانوکامپوزیت ها در پوششدهی 33
2- مروری بر کارهای گذشته 35
2-1- مروری اجمالی بر تاریخچه ی پوشش ها 35
2-2- پوششهای نوین خطوط لوله 36
2-3- بررسی انواع گوناگون نانوکامپوزیتهای پلیمری مقاوم در برابر خوردگی 37
2-3-1- نانو کامپوزیت پلی آنیلینخاک رس 37
2-3-2- نانو کامپوزیت پلی آنیلین اپوکسی خاک رس آلی 38
2-3-3- نانوکامپوزیت پلی یورتان خاک رس 38
2-3-4- نانوکامپوزیت پلی پروپیلن خاک رس 39
2-3-5- نانو کامپوزیت اپوکسی خاک رس 39
2-3-6- نانوکامپوزیت پلی پیرول خاک رس 40
2-3-7- نانوکامپوزیت اپوکسی اکسید روی 40
2-3-8- نانوکامپوزیت اپوکسی پلی آمیدی اکسید روی 41
2-3-9- پوشش های نانوکامپوزیتی پلی یورتان/ نانوسیلیکا 41
3- فصل سوم 46
3-1- مواد 46
3-1-1- پلی یورتان 46
3-1-2- ایزوسیانات ها 50
3-1-3- پلی ال ها 51
3-1-4- نانوسیلیکا 53
3-1-5- فولادهای کربنی 55
3-2- روش 56
3-2-1- روش محاسبات ترکیب درصدها 56
3-2-2- آماده سازی سطوح فولادی جهت اعمال پوشش 58
3-2-3- روش های آماده سازی پوشش ها و فیلم ها 59
3-2-4- عملیات پخت و زمان ژل شدن 59
3-2-5- تعیین زمان ژل شدن نانوکامپوزیت پلیمری پلییورتان/سیلیکای اصلاح شده 60
3-2-6- تعیین تغییرات دمایی واکنش پلیمریزاسیون نمونهها 61
3-2-7- بررسی خاصیت چسبندگی به سطح 61
3-2-8- آزمون مقاومت در برابر جذب آب 65
3-2-9- آزمون تاخیر در آتش سوزی و نحوه سوختن 66
3-2-10- بررسی خاصیت آب گریزی 67
3-2-11- بررسی خاصیت الاستیک 67
3-2-12- آزمون سایش مکانیکی 68
3-2-13- طیف‌سنجی مادون قرمز به روش FTIR 69
4- جداول، نمودارها، داده های حاصله و تحلیل 74
4-1- بررسی نحوهی توزیع پذیری نانوذرات در پیش پلیمر 74
4-2- نتایج و تحلیل تغییرات دمایی فرایند پلیمریزاسیون 76
4-3- نتایج و تصاویر بررسی خاصیت آب گریزی پوشش 79
4-4- نتایج، بررسی و تحلیل خاصیت کشسانی 81
4-5- نتایج، بررسی و تحلیل چسبندگی به سطح 84
4-6- نتایج، بررسی و تحلیل آزمون تورم فیلمهای غوطهور در آب 87
4-7- نتایج، بررسی و تحلیل آزمون سایش مکانیکی 90
4-8- نتایج، بررسی و تحلیل نحوه سوختن 92
5- نتیجه گیری و پیشنهادات 96
5-1- نتیجه گیری 96
5-2- پیشنهادات 98
فهرست منابع 100
فهرست شکل¬ها
شکل 1-1 نقشه استان مازندران. 7
شکل 1-2 طبقه بندی اقلیمی استان مازندران. 10
شکل 1-3 سطوح سند بلاست شده 20
شکل 1-4 انواع تقویت کننده ها 27
شکل 2-1 ساختار دو قسمتی پلی یورتان. 42
شکل 3-1 نمودار شاخه ای اجزاء تشکیل دهنده پلی یورتان. 50
شکل 3-2 تصویر و مشخصات دستگاه TEM. 58
شکل 3-3 سطوح آماده شده جهت اعمال پوشش. 58
شکل 3-4 دستگاه تعیین کننده زمان ژل شدن. 61
شکل 3-5 وسایل و سطوح پوششی در آزمون چسبندگی به سطح. 65
شکل3-6 فیلم ها و دستگاه آزمون خاصیت کشسانی. 68
شکل 3-7 دستگاه آزمون سایش مکانیکی. 69
شکل 4-1 تصاویر TEM. 75
شکل 4-2 نمودار زمان ژل شدن. 76
شکل 4-3 نمودار کلی تغییرات دما بر حسب زمان فرایندپلیمریزاسیون. 77
شکل 4-4 نمودار طیف FTIR. 78
شکل 4-5 زاویه سرش. 79
شکل 4-6 سطوح هیدروفوب و هیدروفیل 80
شکل 4-7 نمودار کلی خاصیت الاستیک. 82
شکل 4-8 نمودار تغییرات میزان چسبندگی به سطح، ضخامت های T1 و T2 . 85
شکل 4-9 نمودار تغییرات جرم فیلم های غوطه ور در آب. 88
شکل 4-10 نمودار میزان جرم های از دست رفته در آزمون سایش مکانیکی. 90
شکل 4-11 تصاویر نحوه سوختن فیلم. 93
فهرست جدول¬ها
جدول 3 1 مشخصات اجزاء تشکیل دهنده پلی یورتان سخت. 53
جدول 3 2 مشخصات مربوط به دستگاه سایش مکانیکی. 69
جدول 3-3 محاسبات ماده محدود کننده و پلی¬ال 71
جدول 3-4 محاسبات ترکیب پلی یورتان خالص 71
جدول 3-5 محاسبات ترکییب نانوکامپوزیت 4/0 % وزنی 71
جدول 3-6 محاسبات ترکییب نانوکامپوزیت 7/0 % وزنی. 71
جدول 3-7 محاسبات ترکییب نانوکامپوزیت 1 % وزنی. 72
جدول 3-8 محاسبات ترکییب نانوکامپوزیت 5/2 % وزنی 72
جدول 3-9 محاسبات ترکییب نانوکامپوزیت 4 % وزنی. 72
جدول 4-1 نتایج زمان ژل شدن 76
جدول 4-2 نتایج خاصیت الاستیک، ضخامت1 T 81
جدول 4-3 نتایج خاصیت الاستیک، ضخامت T2 82
جدول 4-4 نتایج آزمون چسبندگی به سطح روش Pull off 84
جدول 4-5 برسی میزان چسبندگی به سطح از روش برش X 85
جدول 4-6 نتایج تورم فیلم های غوطه ور در آب 88و87
جدول 4-7 نتایج آزمون سایش مکانیکی 90
جدول 4-8 نتایج حاصل از نحوه سوختن 92
چکیده
پلی یورتان سخت همواره یکی از پلیمرهای کاربردی و موثر در صنایع مختلف بخصوص صنعت پوشش¬دهی به شمار می¬آید. خاصیت چسبندگی عالی، قابلیت پخت در دمای محیط و مقاومت در برابر خوردگی این پلیمر از ویژگی¬های قابل توجه آن می¬باشد. این مطالعه به منظور بهبود خواص و رفع برخی از عیوب این پلیمر در امر پوشش¬دهی خطوط لوله¬ی انتقال گاز با تاکید بر استقرار در مناطق مرطوب خزری انجام شد. در این بررسی با بکارگیری فناوری نانو، اقدام به تولید نانوکامپوزیت پلیمری (پلی¬یورتان / نانوذرات سیلیکای اصلاح شده¬ی هیدروفوبیک) گردید. نتایج حاصل شده از آزمون¬های کیفیت سنجی این نانوکامپوزیت، نشان¬دهنده¬ی بهبود شاخص های آب گریزی، مقاومت در برابر سایش مکانیکی، تاخیر در شعله وری و کاهش در ریزش پاره های آتش، بهبود خواص جذب آب و کش سانی پوشش در غلظت¬های پایین¬تر از یک درصد وزنی از نانوذرات سیلیکا درون فاز زمینه بود. میزان چسبندگی به سطح و زمان ژل شدن نمونه¬ها، با افزایش غلظت نانو ذرات به ترتیب کاهش و افزایش یافت. با بررسی نتایج ، غلظت 7/0 درصد وزنی نانوذرات و ضخامت متوسط 1400 میکرومتر به عنوان حالت بهینه پوشش¬دهی پیشنهاد می¬شود.
مقدمه
نیاز به تامین و مصرف انرژی یک امر بسیار مهم در زندگی و برنامه¬های پیشبردی انسان به حساب می¬آید. یکی از در دسترس¬ترین و مناسب¬ترین راه¬های دسترسی به این مهم ، استفاده از سوخت¬های فسیلی به خصوص مخازن گاز طبیعی می¬باشد ، که جهت ایجاد زمینه¬ی استفاده و بهره¬وری از این منابع ارزشمند، چه در امر مصارف داخلی کشور ، اعم از مصارف صنعتی، خانگی ، سیکل¬های ترکیبی ، گرمایشی و... و چه در امر صادرات و بهره-مندی اقتصادی ، نیازمند ارسال گاز طبیعی از طرق مختلف خواهیم بود. خطوط لوله¬ی فلزی انتقال گاز، همواره یکی از موثرترین و کارآمدترین روش¬های ارسال گاز طبیعی به نقاط مختلف سراسر کشور و جهان می¬باشند که با یک بررسی کلی می¬توان حجم عظیم این تاسیسات را در سطح کشور درک نمود، کاملا واضح است که این تاسیسات عظیم فلزی همواره تحت تاثیر عوامل محیطی قرار دارند و دچار نقصان می¬شوند که یکی از بارزترین مشکلات که سالانه هزینه¬های هنگفتی را بر صنایع گاز کشور تحمیل می¬کند، پدیده¬ی خوردگی است. با توجه به موقعیت مکانی عبوری، استقرار خطوط لوله¬ی انتقال گاز را می-توان به چهار بخش کلی تقسیم¬بندی نمود. بخش اول : عبور خطوط لوله اتمسفری، بخش دوم : زیر زمینی ( مدفون) ، بخش سوم :مستغرق و بخش چهارم : شناور . کاملا واضح است که با توجه به این موقعیت¬ها ، عوامل تخریب خطوط لوله¬ی انتقال گاز و همچنین نوع روش بکارگیری جهت جلوگیری و به حداقل رسانیدن تخریب¬های محیطی و خوردگی متفاوت خواهد بود، برای مثال انتخاب جنس خط لوله و همچنین پوشش مورد نظر در حالات مستغرق و زیر زمین به مراتب راحت¬تر از انتخاب برای حالت اتمسفری است ، چرا که شرایط اتمسفری بسیار متغیرتر از دو حالت دیگر است و در آن جا باید عوامل مختلف¬تری را نظیر تاثیرات اشعه¬های خورشیدی، باد، انواع باران¬های اسیدی و معمولی،تفاوت دمایی شب و روز و ... را مد نظر قرار داد. شرکت ملی گاز ایران دارای حدود 16 هزار کیلومتر خط لوله انتقال گاز می-باشد که از این مقدار حدود 5 هزار کیلومتر آن با پوشش سه لایه پلی¬اتیلن و بقیه که حدود 11 هزار کیلومتر می¬باشد دارای سایر انواع پوشش (قیر پایه نفتی ، قیر زغال سنگی، نوار) است . علاوه بر این پوشش¬ها سیستم حفاظت کاتدیک برای حفاظت مضاعف خطوط انتقال گاز در نظر گرفته شده است [5].
در این مجموعه، ابتدا به توضیحات مورد نیاز جهت درک هر چه بهتر اهمیت موضوع پرداخته شده است، سپس به تشریح اعمال آزمایشگاهی و نتایج، جهت معرفی یک پوشش نوین و قابل اعتماد از جهات مختلف، پرداخته شده است.