دانلود پروژه: مطالعه و بررسی مکانیزم های موثر بر جدایش و لایه لایه شدگی پوشش های سه لایه پلی اتیلن حرارتی(جوش نفوذی)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                                صفحه

1 فصل اول  مقدمه.. 1

2 فصل دوم  مروری بر تحقیقات پیشین… 4

2- 1– تعریف پوشش ها 5

2- 2 اهمیت پوششها در خطوط لوله زیر زمینی.. 5

2- 3- حفاظت کاتدی لولههای زیر زمینی.. 5

2- 4- ویژگی های یک پوشش مناسب… 6

2- 5- انواع پوشش ها 8

2- 5- 1- پوشش­هاي قيري.. 8

2- 5- 1- پوشش­هاي اپوكسي اتصالي ذوبي.. 8

2- 5- 3- پوشش­هاي پلي­الفيني.. 8

2- 5- 4- پوشش پلی اتیلن سه لایه. 9

2- 5- 4- 1- لايه اپوكسي.. 10

2- 5- 4- 2- لايه چسب 10

2- 5- 4- 3- لایه پلی اتیلن رویه. 11

2- 5- 4- 3- 1- پلی اتیلن با چگالی زیاد  (HDPE). 11

2- 5- 4- 3- 2- پلي­اتيلن با دانسيته پايين   (LDPE). 12

2- 5- 4- 3- 3- پلي­اتيلن با دانسيته پايين و خطي (LLDPE). 13

2- 5- 4- 3- 4- پلی­اتیلن با دانسیته متوسط (MDPE). 13

2- 5- 4- 3- 5- پلی اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (HMWPE). 13

2- 5- 4- 3- 6- ويژگي هاي پوشش پلي اتيلن سه لايه. 13

2- 5- 4- 3- 7- مزایا و معایب پوشش پلی اتیلن سه لایه. 14

2- 5- 4- 3- 8- مراحل فرآیند پوشش دهی پلی­اتیلن سه لایه. 15

2- 6- جدایش کاتدی و لایه لایه شدگی.. 16

2- 7- مکانیزم جدایش…. 18

2- 8- خوردگي زير پوشش جدايش يافته. 21

2- 9- فرايند هاي نفوذ رطوبت به درون پوشش…. 23

2- 9- 1- فرآیند اسمزی.. 23

2- 9- 2- فرآیند الکترو اسمزی.. 23

2- 9- 3- فرآیند الکتروفرسیس…. 23

2- 10- پدیده سپر حفاظت کاتدی.. 23

2- 10- 1- اثرات پدیده سپر حفاظت کاتدي.. 27

2- 10- 2- نقش حفاظت کاتدی در مناطقی که پوشش دچار عدم چسبندگی است… 27

2- 11- تعیین کارایی حفاظت کاتدي.. 29

2- 12- مروري بر تحقيقات انجام شده 29

 فصل سوم  مواد، تجهیزات و روش آزمون.. 33

3- 1-  نمونه‌سازي قبل از پوشش‌دهي.. 34

3- 2- مراحل اعمال پوشش پلی اتیلن سه لایه بر روی لوله فولادی X52. 34

3- 2- 1- شستشوي سطوح خارجي لوله با آب داغ و بخار آب.. 34

3- 2- 2- خشک کردن لوله ها به وسیله هوای داغ. 35

3- 2- 3- عملیات تمیزکاری سطح.. 35

3- 2- 4- آماده سازی شیمیایی سطح.. 35

3- 2- 5- حرارت دادن لوله تا درجه پخت اپوکسی.. 35

3- 2- 6- اعمال پوشش اپوکسی (FBE) 36

3- 2- 7- اعمال چسب پلی­اتیلنی و لایه سوم پلی­اتیلنی.. 36

3- 2- 8- سرد کردن بوسیله آب.. 37

3- 2- 9- بازرسی.. 37

3- 3- آزمون­های انجام گرفته جهت تعیین خواص و ویژگیهای مواد پلی­اتیلن.. 39

3- 3- 1- آزمون درجه سياليت مذاب پليمرها 39

3- 3- 2- آزمون مقاومت پليمر در مقابل اكسيداسيون القايي 40

3- 3- 3- آزمون ترك زايي تنشي محيطي.. 41

3- 3- 4- آزمون تعيين مقاومت موادپليمري به نفوذ 42

3- 3- 5- تعيين دماي تردي بوسيله آزمون ضربه 43

3- 3- 6- آزمون تعيين دماي نقطه نرمي.. 44

3- 3- 7- آزمون كشش…. 45

3- 3- 8- آزمون دانسيته گرانول مواد پوشش…. 46

3- 4- آزمون­های مکانیکی پوشش…. 47

3- 4- 1- آزمون انعطاف پذيري مواد پليمري.. 47

3- 4- 2- آزمون سختي سنجي (Shore D) 48

3- 4- 3- آزمون استحکام چسبندگی.. 48

3- 5- آزمون‎هاي خوردگي.. 49

3- 5- 1- آزمايش جدايش كاتدي.. 49

3- 5- 2- آزمایش امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک… 50

فصل چهارم  نتایج و بحث… 54

4- 1- بررسی خواص و ویژگی های مواد پلی اتیلن.. 55

4- 1- 1- نتایج آزمون درجه سياليت پليمرها 55

4- 1- 2- نتایج آزمون مقاومت پليمردر مقابل اكسيداسيون القايي.. 55

4- 1- 3- نتایج آزمون ترك زايي تنشي محيطي.. 56

4- 1- 4- نتایج آزمون تعيين مقاومت مواد پليمري به نفوذ. 57

4- 1- 5- نتایج آزمون تعيين دماي تردي مواد پلي­اتيلن بوسيله آزمون ضربه. 57

4- 1- 6- تعيين دماي نقطه نرمي مواد پلیاتیلن.. 58

4- 1- 7- ارزیابی نتایج آزمون كشش…. 59

4- 1- 8- نتایج آزمون دانسيته گرانول مواد پوشش…. 59

4- 2- انواع نمونه­های پوشش­دهی شده 60

4- 3- بررسی ویژگی های مکانیکی پوشش…. 61

4- 3- 1- ارزیابی انعطاف پذيري پوشش  نمونه­ها 61

4- 3- 2- نتایج سختی سنجی پوشش نمونه­ها 62

4- 3- 3- ارزیابی استحکام چسبندگی پوشش به سطح لوله. 63

4- 3- 4- بررسی رفتار خوردگی.. 65

4- 3- 4- 1- نتایج و تحلیل آزمون جدایش کاتدی.. 65

4- 3- 4- 2- تحلیل آزمون‎های خوردگی پوشش‎دهی.. 67

فصل پنجم نتیجه‌گیری و پیشنهادها. 72

5- 1- نتیجه گیری.. 73

5- 2- پیشنهادها 74

مراجع.. 75

پیوست‌ها. 79

واژه‌نامه. 79

 

فهرست جدول‌ها

عنوان                                                                                                                                                صفحه

جدول 2-1 . مقایسه پوشش های مختلف نسبت به سپر حفاظت کاتدی…………………………………………………………27

جدول 3-1. ترکیب شیمیایی فولاد API 5L X52 بر حسب درصد وزنی………………………………………………………34

جدول 4-1. نتایج بدست آمده پس از آزمون مقاومت پوشش پلی‎اتیلن به نفوذ……………………………………………….57

جدول4-2. نتایج آزمون دانسیته نمونه پلی­اتیلن……………………………………………………………………………………………….59

جدول 4-3. انواع نمونه­های تهیه شده با پارامترهای مختلف…………………………………………………………………………….60

جدول 4-4. نتایج بدست آمده از آزمون انعطاف پذیری…………………………………………………………………………………….62

جدول 4-5. تاثیر پارامترهای مختلف بر سختی پوشش…………………………………………………………………………………….63

جدول 4-6. نتایج آزمون چسبندگی نمونه­های بدون سیستم حفاظت کاتدی…………………………………………………64

جدول 4-7. نتایج آزمون چسبندگی نمونه­های تحت سیستم حفاظت کاتدی…………………………………………………64

جدول 4-8. نتایج بدست آمده از آزمایش جدایش کاتدی با پارامترهای مختلف پوشش…………………………………66

جدول 4-9. نتایج حاصل از منحنی­های امپدانس نمونه­ها در محلول 5/3 % سدیم کلرید……………………………….70

 

فهرست شکل­ها

عنوان                                                                                                                                                صفحه

شکل 2-1. شماتیک لایه­های مختلف پوشش پلی­اتیلن…………………………………………………………………………………….10

شکل 2-2. شماتیک مراحل اعمال پوشش پلی­اتیلن سه لایه……………………………………………………………………………16

شکل 2-3. بروز پدیده جدایش کاتدی و لایه­لایه شدگی پوشش سه لایه پلی­اتیلن…………………………………………17

شکل 2-4. شماتیک فرآیند جدایش پوشش از سطح لوله…………………………………………………………………………………18

شکل 2-5. جدایش کاتدی در فصل مشترک پوشش/ فلز…………………………………………………………………………………20

شکل 2-6. بروز خوردگي در زير پوشش هاي جدا شده از سطح لوله……………………………………………………………………………..22

شکل 2-7. پدیده سپر حفاظت کاتدی……………………………………………………………………………………………………………….25

شکل 2-8. حفاظت کاتدی در ناحیه جدایش بدون پدیده سپر حفاظت کاتدی………………………………………………26

شکل 2-9. پدیده سپر حفاظت کاتدی بوسیله پوشش………………………………………………………………………………………26

شکل 3-1. مواد خام پلی پ­اتیلن قبل از فرآیند پوشش­دهی……………………………………………………………………………34

شکل 3-2. تصویر نمونه­ای از سطح لوله بلاست شده بوسیله شات و گریت……………………………………………………..35

شکل 3-3. اعمال چسب لایه دوم و لایه نهایی پلی­اتیلن بر روی لوله………………………………………………………………36

شکل 3-4. مرحله سرد کردن لوله پس از اعمال پوشش پلی­اتیلن سه لایه……………………………………………………..37

شکل 3-5. نمونه­های آماده شده جهت آزمایش­های مکانیکی و خوردگی………………………………………………………..38

شکل 3-6. اتصال کابل بوسیله جوش نقطه­ای به نمونه­ها (سمت راست) و نحوه قرار دادن نمونه­ها در شرایط سرویس و اتصال آنها به خط لوله تحت حفاظت کاتدی (سمت چپ)………………………………………………………………38

شکل 3-7. منحنی اختلاف پتانسیل نمونه­های قرار گرفته در شرایط سرویس به مدت 24 هفته…………………..39

شکل 3-8. دستگاه مورد استفاده جهت آزمون درجه سیالیت (سمت راست) و مواد خام پلی­اتیلن جهت آزمون درجه سیالیت مذاب…………………………………………………………………………………………………………………………………………….40

شکل 3-9. دستگاه مورد استفاده جهت آزمون مقاومت پلیمر در مقابل اکسیداسیون القایی(سمت راست) و ظرف قرارگیری نمونه پلی­اتیلن جهت آزمون مقاومت پلیمر در مقابل اکسیداسیون القایی(سمت چپ)…………41

شکل 3-10. چگونگی قرارگیری نمونه پلی­اتیلن جهت آزمون ترک زایی تنشی محیطی الف) نمونه شیت پلی­اتیلنی به همراه شیار ایجاد شده ب) گیره قرارگیری نمونه­های ورق پلی­اتیلن U شکل و ج) نمونه پلی­اتیلن U شکل همراه با محلول حساسیت افزا جهت قرارگیری در حمام روغن……………………………………………………………….42

شکل 3-11. دستگاه اندازه­گیری مقاومت پلی­اتیلن نسبت به نفوذ……………………………………………………………………43

شکل 3-12. دستگاه اندازه­گیری دمای تردی پلی­اتیلن بوسیله ضربه……………………………………………………………….44

شکل 3-13. دستگاه اندازه­گیری دمای نقطه نرمی پلی­اتیلن…………………………………………………………………………….45

شکل 3-14. نمونه دمبلی شکل پلی اتیلن جهت آزمون کشش (سمت راست) و دستگاه استفاده شده جهت آزمون کشش (سمت چپ)………………………………………………………………………………………………………………………………….46

شکل 3-15. دستگاه اندازه­گیری دانسیته پلی­اتیلن…………………………………………………………………………………………..47

شکل 3-16. دستگاه سختی سنجی Shore D………………………………………………………………………………………………….48

شکل 3-17. شماتیک نمونه پوشش­دهی همراه با شیار ایجاد شده جهت آزمون چسبندگی…………………………..49

شکل 3-18. نحوه انجام آزمون جدایش کاتدی (شکل سمت راست) و قرارگیری نمونه­ها در گرمکن با درجه حرارت 65 درجه سانتی­گراد (شکل سمت چپ)………………………………………………………………………………………………..50

شکل 3-19. نمونه­های ساخته شده جهت آزمون­ امپدانس الکتروشیمیایی……………………………………………………..52

شکل 4-1. رشته پلی­اتیلن در حین آزمون اندازه­گیری درجه سیالیت مذاب (سمت راست) و مواد خام و رشته پلی­اتیلن حاصل شده پس از آزمون درجه سیالیت مذاب (سمت چپ)…………………………………………………………….55

شکل 4-2. نمودار حاصله از آزمون مقاومت پلی­اتیلن در مقابل اکسیداسیون القایی………………………………………..56

شکل 4-3. مراحل و نتایج آزمون ترك زايي تنشي محيطي الف) نحوه قرارگیری نمونه­ها در حمام روغن و ب) شکسته شدن نمونه پلی­اتیلن پس از قرارگیری در حمام روغن به مدت 1000 ساعت تحت تنش ج) نمونه پلی­اتیلن سالم و فاقد ترک پس از قرارگیری در حمام روغن به مدت 1000 ساعت تحت تنش……………………..57

شکل 4-4. عدم وقوع ترک و شکست در نمونه قرارگرفته تحت ضربه………………………………………………………………58

شکل 4-5. نمودار کشش نمونه پلی اتیلن………………………………………………………………………………………………………….59

شکل 4-6. تصاویر میکروسکوپ نوری از سطح مقطع پوشش­های پلی اتیلن در بزرگنمایی 200 برابر. (a پوشش­های پلی اتیلن با ضخامت اپوکسی زیاد (220±15 µm) (b . پوشش­های پلی اتیلن با ضخامت اپوکسی کم (80±5 µm)………………………………………………………………………………………………………………………………….61

شکل4-7. مقایسه اثر قرارگیری و عدم قرارگیری نمونه­ها تحت سیستم حفاظت کاتدی………………………………..64

شکل 4-8. نحوه قطاع زدن و پوست کنی پوشش پلی­اتیلن پس از آزمون جدایش کاتدی……………………………..67

شکل4-9. منحنی نایکوئیست نمونه­های قرار نگرفته در شرایط سرویس(عدم قرارگیری تحت حفاظت کاتدی)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………68

شکل4-10. منحنی نایکوئیست نمونه­های تحت شرایط سرویس(تحت حفاظت کاتدی)…………………………………68

شکل 4-11. مدار معادل منحنی امپدانس………………………………………………………………………………………………………….69

شکل 4-12. مدار معادل منحنی امئدانس نموته­ها در محلول 5/3 % وزنی سدیم کلرید…………………………………71