|
|
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فهرست مطالب …………………………………………………………………………………………………………………………………………. هشت
فهرست شکلها ………………………………………………………………………………………………………………………………………… ده
فهرست جداول ………………………………………………………………………………………………………………………………………. پانزده
چکیده …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 1
فصل اول : مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………. 2
فصل دوم: مروری بر منابع
2-1 دسته بندی بازدارنده ها …………………………………………………………………………………………………………………………. 5
2-2 بازدارنده های ترکیبی (جذب سطحی) ……………………………………………………………………………………………………. 8
2-3 ویژگی های موثر بر جذب بازدارنده ها ………………………………………………………………………………………………….. 14
2-4 تاثیر جانشینگر ها و ثابت هامت …………………………………………………………………………………………………………….. 15
2-5 محاسبات تئوری ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 16
2-6 بررسی مواردی از ترکیبات آلی به عنوان بازدارنده خوردگی ……………………………………………………………………. 17
فصل سوم: مواد آزمون و روش تحقیق
3-1 آماده سازی الکترود کاری …………………………………………………………………………………………………………………. 47
3-2 بازدارندهها و الکترولیت مورد مطالعه ……………………………………………………………………………………………………. 48
3-3 اندازه گیریهای الکتروشیمیایی …………………………………………………………………………………………………………… 48
3-4 آزمون غوطه وری …………………………………………………………………………………………………………………………….. 51
3-5 مشاهدات مورفولوژی سطح ……………………………………………………………………………………………………………….. 51
3-6 مطالعات کوانتوم شیمیایی ………………………………………………………………………………………………………………….. 52
فصل چهارم: نتایج و بحث
|
4-1 آزمون غوطه وری ……………………………………………………………………………………………………………………………. 53
4-2 آزمون پلاریزاسیون تافل …………………………………………………………………………………………………………………… 55
4-3 بررسی مکانیزم خوردگی فولاد ساده کربنی توسط آزمون EIS ………………………………………………………………. 62
4-4 ایزوترم جذب ………………………………………………………………………………………………………………………………… 71
4-5 تاثیر دما بر بازدهی بازدارندگی ………………………………………………………………………………………………………….. 75
4-6 محاسبات کوانتوم شیمیایی ……………………………………………………………………………………………………………….. 85
4-7 مشاهدات SEM ……………………………………………………………………………………………………………………………. 91
4-8 مکانیزم بازدارندگی خوردگی …………………………………………………………………………………………………………… 91
فصل پنجم: نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………………………………….. 95
پیوست ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 97
مراجع ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 102
|
|
|
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
2-1 منحنی پلاریزاسیون در حضور بازدارنده کاتدی…………………………………………………………………………………………… 7
2-2 نحوه ی عملکرد بازدارنده در محیط اسیدی سولفوریک اسید………………………………………………………………………. 10
2-3 شماتیک جذب فیزیکی و شیمیایی بازدارنده پانتوپرازول روی سطح فولاد ساده ی کربنی در محیط 1M HCl………. 13
2-4 شماتیک جذب فیزیکی و شیمیایی مولکول شیف باز HZ روی سطح فولاد ساده ی کربنی در محیط 1M HCl…… 14
2-5 نمودار نایکوئیست فولاد ساده ی کربنی در محلول 2M HCl در غلظت های متفاوت شیف باز I,II,III……………….. 19
2-6 مدل مدار معادل طیف امپدانس بازدارنده ی شیف باز ………………………………………………………………………………….. 19
2-7 منحنی های پلاریزاسیون کاتدی وآندی در محلول 2M HCl در حضور شیف باز I,II,III ………………………………. 21
2-8 تغییر بازدهی بازدارندگی با زمان غوطه وری در محلول 2M HCl در حضور بیشترین غلظت شیف بازها ………………. 22
2-9 ایزوترم لانگمیر برای جذب شیف بازها روی سطح فولاد ساده ی کربنی ……………………………………………………….. 24
2-10 تصاویر SEM نمونه های فولاد در محلول 2M HClدر غیاب و حضور شیف باز ها ……………………………………. 25
2-11- ساختار بهینه شده شیف بازهای مطالعه شده ………………………………………………………………………………………….. 26
2-12- نقشه اوربیتال مولکولی به دست آمده برای شیف بازهای بررسی شده ……………………………………………………….. 27
2-13 ساختار شیف باز های سنتز شده ی و …………………………………………………………………………………………… 28
2-14 منحنی پلاریزاسیون به دست آمده برای فولاد ساده ی کربنی در دمای 25در محلول 1M HCl
در حضور مقادیر مختلف ………………………………………………………………………………………………………………………. 29
2-15 منحنی پلاریزاسیون به دست آمده برای فولاد ساده ی کربنی در دمای 25در محلول 1M HCl
در حضور مقادیر مختلف ………………………………………………………………………………………………………………………. 29
2-16 نمودار نایکوئیست به دست آمده برای فولاد ساده ی کربنی در دمای 25در محلول 1M HCl
در حضور مقادیر مختلف ……………………………………………………………………………………………………………………… 30
2-17 منحنی پلاریزاسیون به دست آمده برای فولاد ساده ی کربنی در دمای 25در محلول 1M HCl
|
در حضور مقادیر مختلف ………………………………………. ……………………………………………………………………………. 31
|
|
2-18 نمودار جذب لانگمیر برای فولاد ساده ی کربنی در محلول 1M HCl با غلظت های مختلف و ……………. 31
2-19 ساختار شیف بازهای مطالعه شده A و B …………………………………………………………………………………………….. 32
2-20 نمودار نایکوئیست برای فولاد ساده ی کربنی در محلول 15% HCl در غیاب و حضور
غلظت های مختلف شیف باز B ………………………………………………………………………………………………………………….. 33
2-21 منحنی پلاریزاسیون کاتدی و آندی به دست آمده برای فولاد ساده ی کربنی در دمای 25
در محلول 15% HCl در غلظت های مختلف شیف باز A ……………………………………………………………………………… 34
2-22 منحنی پلاریزاسیون کاتدی و آندی به دست آمده برای فولاد ساده ی کربنی در دمای 25
در محلول 15% HCl در غلظت های مختلف شیف باز B ……………………………………………………………………………… 34
2-23 ایزوترم لانگمیر برای جذب شیف باز های A و B ……………………………………………………………………………….. 36
2-24 منحنی نایکوئیست فولاد به دست آمده در محلول 0.5 M HCl در حضور بازدارنده 2A4MT …………………… 37
2-25 مدل مدار معادل الکتریکی استفاده شده برای محلول دارای 2A4MT …………………………………………………….. 35
2-26 منحنی پلاریزاسیون فولاد به دست آمده در محلول 0.5 M HCl در حضور یازدارنده 2A4MT …………………. 38
2-27 نمودار جذب لانگمیر برای الکترود فولاد ساده ی کربنی در محلول 0.5M HCl
در غلظت های مختلف 2A4MT ………………………………………………………………………………………………………………………… 39
2-28 منحنی آرنیوس برای فولاد ساده ی کربنی در محلول 0.5M HCl حاوی بازدارنده 2A4MT…………………….. 40
2-29 نمودار بر حسب پتانسیل اعمالی در محلول 0.5M HCl در حضور 10mM 2A4MT………………………… 41
2-30 تصاویر SEM از سطح فولاد ساده ی کربنی پس از 120 ساعت غوطه وری در حضور و بدون 2A4MT ……… 41
2-31 ساختار مولکولی مشتقات بنزوتیازول …………………………………………………………………………………………………. 42
2-32 نمودارهای تافل نشاندهنده ی اثر مشتقات بنزوتیازول بر خوردگی فولاد ساده ی کربنی در محیط HCl ……….. 44
2-33 نمودار های نایکوئیست نشاندهنده ی اثر مشتقات بنزوتیازول …………………………………………………………………. 45
3-1 سیستم سه الکترودی به کار گرفته شده برای آزمونهای الکتروشیمیایی …………………………………………………….. 50
3-2 نمونه های دیسکی شکل آماده شده جهت انجام آزمون غوطه وری …………………………………………………………. 51
|
4-1 نحوه تغییرات بازدهی خوردگی حاصل از آزمون غوطه وری برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غلظتهای مختلف شیف بازها . …………………………………………………………………………….. 56
|
|
4-2 منحنی های پلاریزاسیون تافل آندی و کاتدی برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور غلظت های مختلف بازدارندهSb1 ……………………………………………….. 57
4-3 منحنی های پلاریزاسیون تافل آندی و کاتدی برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور غلظت های مختلف بازدارنده Sb2……………………………………………….. 59
4-4 منحنی پلاریزاسیون تافل آندی و کاتدی به دست آمده برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور غلظت های مختلف بازدارنده Sb3 ………………………………………………. 61
4-5 نرخ تغییرات بازدهی بازدارندگی خوردگی حاصل از آزمون پلاریزاسیون تافل برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غلظت های مختلف شیف بازها ………………………………………. 62
4-6 منحنیهای نایکوئیست برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غلظتهای مختلف بازدارنده Sb1………………………………………………………………………………………………………. 64
4-7 منحنی های نایکوئیست برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غلظتهای مختلف بازدارندهSb2 ……………………………………………………………………………………………………….. 64
4-8 منحنی های نایکوئیست برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غلظتهای مختلف بازدارنده Sb3……………………………………………………………………………………………………….. 65
4-9 نمودارهای الف) باد و ب) باد فاز مربوط به خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور غلظتهای مختلف بازدارنده Sb1 …………………………………………………………………………….. 66
4-10 نمودارهای الف) باد و ب) باد فاز مربوط به خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور غلظتهای مختلف بازدارنده Sb2 ……………………………………………………………………………. 67
4-11 نمودارهای الف) باد و ب) باد فاز مربوط به خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور غلظتهای مختلف بازدارنده Sb3 ……………………………………………………………………………. 68
4-12 مدار معادل راندلز به دست آمده جهت تطبیق دادن دادههای تجربی به دست آمده از آزمون EIS …………….. 68
4-13 نرخ تغییرات بازدهی بازدارندگی خوردگی حاصل از آزمون EIS برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غلظت های مختلف شیف بازها ……………………………………………………. 71
4-14 نمودار ایزوترم جذب لانگمویر برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb1 ………………………………………………………………………………………………………………………. 73
|
4-15 نمودار ایزوترم جذب لانگمویر برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb2 ……………………………………… ………………………………………………………………………………. 73
|
|
4-16 نمودار ایزوترم جذب لانگمویر برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb3 …………………………………………………………………………………………………………………………..74
4-17 منحنیهای پلاریزاسیون به دست آمده برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در دماهای مطالعه شده …………………………………………………………………………………………………………………………….. 75
4-18 منحنیهای پلاریزاسیون به دست آمده برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb1 در دماهای مطالعه شده …………………………………………………………………………………………. 76
4-19 منحنیهای پلاریزاسیون به دست آمده برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb2 در دماهای مطالعه شده ……………………………………………………………………………………… 76
4-20 منحنیهای پلاریزاسیون به دست آمده برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb3 در دماهای مطالعه شده ………………………………………………………………………………………… 77
4-21 منحنی آرنیوس Ln icorr بر حسب 1/T برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب بازدارنده ………………………………………………………………………………………………………………………………… 79
4-22 منحنی آرنیوس Ln icorr بر حسب 1/T برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb1……………………………………………………………………………………………………………………….. 79
4-23 منحنی آرنیوس Ln icorr بر حسب 1/T برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb2………………………………………………………………………………………………………………………. 80
4-24 منحنی آرنیوس Ln icorr بر حسب 1/T برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb3 ……………………………………………………………………………………………………………………… 80
4-25 منحنی آرنیوس Ln (icorr/T) بر حسب 1/T برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب بازدارنده …………………………………………………………………………………………………. 82
4-26 منحنی آرنیوس (Ln( icorr/T بر حسب 1/T برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb1 ………………………………………………………………………………………. 82
4-27 منحنی آرنیوس (Ln( icorr/T بر حسب 1/T برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb2 ……………………………………………………………………………………… 82
4-28 منحنی آرنیوس (Ln( icorr/T بر حسب 1/T برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در حضور بازدارنده Sb3 ……………………………………………………………………………………… 83
|
4-29 نمودار log (θ/1-θ) بر حسب 1/T برای جذب Sb1 ……………………………………………………………………. 84
|
|
4-30 نمودار log (θ/1-θ) بر حسب 1/T برای جذب Sb2 ………………………………………………………………………… 85
4-31 نمودار log (θ/1-θ) بر حسب 1/T برای جذب Sb3 ………………………………………………………………………… 85
4-32 ساختار بهینه شده Sb1 ……………………………………………………………………………………………………………………. 88
4-33 ساختار بهینه شده Sb2 ……………………………………………………………………………………………………………………. 88
4-34 ساختار بهینه شده Sb3 ……………………………………………………………………………………………………………………. 89
4-35 توزیع اوربیتال مولکولی برای الف – ب) Sb3، ج – د) Sb2، ه – ن) Sb1 سمت چپ توزیع HOMO ، سمت راست توزیع LUMO. …………………………………………………………………….. 89 و 90
4- 36 تصاویر میکروسکوپی نوری و SEM سطح فولاد ساده کربنی در غیاب و در حضور غلظت بیشینه هر سه شیف باز، الف) تصویر میکروسکوپی نوری؛ تصاویر SEM ب) بدون بازدارنده، ج) Sb3، د) Sb1، و) Sb2 …………………………………………………………………….. 92
|
|
|
فهرست جداول
عنوان صفحه
2-1 انواع گروه های عاملی در بازدارنده های آلی به همراه اصطلاحات مربوط به آن ها …………………………………………… 14
2-2 پارامتر های امپدانس با محاسبه ی بازدهی بازدارندگی فولاد ساده ی کربنی درمحلول 2M HCl
در غلظت های مختلف شیف بازهای I,II,III …………………………………………………………………………………………………. 20
2-3 پارامترهای کینتیکی الکتروشیمیایی بدست آمده توسط روش پلاریزاسیون تافل
در غیاب و حضور غلظت های مختلف شیف بازها I,II,III در محلول 2M HCl در دمای 25………………………….. 22
2-4 نتایج آزمون غوطه وری فولاد ساده‌ی کربنی در محلول 2M HCl با اضافه کردن
غلظتهای مختلف شیف بازها در دمای 25……………………………………………………………………………………………….. 23
2-5 تاثیر دما بر نرخ خوردگی فولاد ساده ی کربنی در محلول 2M HCl در 1mM شیف باز در مدت 1 ساعت ………… 23
2-6 پارامترهای ترمودینامیکی برای جذب شیف بازها در محلول 2M HCl روی سطح فولاد در دمای 25…………… 24
2-7- پارامترهای کوانتوم شیمیایی به دست آمده برای هر سه شیف باز بررسی شده ……………………………………………….. 26
2-8 پارامترهای پلاریزاسیون و بازدهی بازدارندگی برای فولاد ساده ی کربنی در غیاب و حضور
مقادیر مخلتف شیف باز های و ,………………………………………………………………………………………………………….. 30
2-9 پارامترهای امپدانس الکتروشیمایی برای فولاد ساده ی کربنی در غیاب و حضور
غلظت های مختلف شیف بازهای و ………………………………………………………………………………………………….. 31
2-10 پارامترهای امپدانس برای خوردگی فولاد ساده ی کربنی در محلول 15% HCl
در غیاب و حضور غلظت های مختلف شیف بازهای Aو B ……………………………………………………………………………. 34
2-11 پارامترهای پلاریزاسیون و بازدهی بازدارندگی خوردگی فولاد ساده ی کربنی
در محلول 15% HCl در غیاب و حضور غلظت های مختلف شیف باز A وB ………………………………………………….. 35
2-12 نرخ خوردگی فولاد و بازدهی بازدارندگی برای غلظت های مختلف
شیف باز های A و B پس از 2 ساعت غوطه وری در محلول 15% HCl در دمای 25…………………………………….. 35
2-13 پارامترهای الکتروشیمیایی مربوط به آزمون EIS و LPR در غیاب و حضور بازدارندهی 2A4MT ……………… 38
|
2-14 پارامترهای الکتروشیمیایی به دست آمده از اندازه گیری های پلاریزاسیون محلول دارای 2A4MT …………….. 39
|
|
2-15 بازدهی بازدارندگی فولاد ساده ی کربنی در محلول 1N HCl در غیاب و حضور
غلظت های مختلف BTA، MBTA و TBTA …………………………………………………………………………………………….. 43
2-16 پارامتر های پلاریزاسیون تافل در حضور غلظت های مختلف BTA، MBTA و TBTA …………………………….. 45
2-17 داده های مربوط به امپدانس الکتروشیمیایی فولاد ساده ی کربنی در محلول 1N HCl
در غلظت های مختلف BTA، MBTA و TBTA ……………………………………………………………………………………….. 46
3-1 ترکیب شیمیایی فولاد ساده کربنی استفاده شده ………………………………………………………………………………………. 47
3-2- ساختار،ترکیب شیمیایی و وزن مولکولی شیف بازهای مطالعه شده …………………………………………………………. 49
4-1- داده های به دست آمده از آمون غوطه وری برای فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور غلظت های مختلف شیف باز ها …………………………………………………… 55
4-2 پارامترهای به دست آمده از آزمون پلاریزاسیون تافل برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محیط 1M HCl در غیاب و در حضور غلظت های مختلف Sb1 ………………………………………………………………. 58
4-3 پارامترهای به دست آمده از آزمون پلاریزاسیون تافل برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور غلظتهای مختلف بازدارنده Sb2 …………………………………………………. 60
4-4 پارامترهای به دست آمده از آزمون پلاریزاسیون تافل برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور غلظت های مختلف بازدارنده Sb3…………………………………………………. 61
4-5 پارامترهای استخراج شده از آزمون EIS برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور غلظتهای مختلف شیف بازها ……………………………………………………… 69
4-6 مقادیر و به دست آمده از ایزوترم جذب لانگمویر برای هر سه شیف باز ……………………………. 74
4-7 پارامترهای الکتروشیمیایی به دست آمده از آزمون پلاریزاسیون برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور بیشینه غلظت هر سه شیف باز در دماهای مختلف ………. 78
4-8 مقادیر پارامترهای اکتیواسیون به دست آمده برای خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول 1M HCl در غیاب و در حضور غلظت بیشینه شیف بازها ………………………………………………………………. 83
4-9 پارامترهای محاسبه شده از محاسبات کوانتوم شیمیایی …………………………………………………………………………… 91
|
