جزیره جدیدترین دانستنیهای دنیا

بررسی عوامل موثر برریز دانگی آلیاژهای آلومینیوم

مجتبی حسینی — Wed, 10 Feb 2010 13:10:37 GMT

بررسی عوامل موثر برریز دانگی آلیاژهای آلومینیوم

چکیده :
در تحقیق حاضر تاثیر انواع متغیر های ریخته گری را بر روی ریز دانگی آلیاژهای آلومینیوم مطالعه و بررسی شده است. تحقیقات نشان داده است که عوامل متعدد و روشهای گوناگونی جهت ریز دانگی آلیاژهای آلومینیوم وجود دارد. بطور عمده به سه روش گرمایی (1-سرعت سرد کردن 2-فوق ذوب 3-فشار ) ، شیمیایی (1- مواد جوانه زا 2-پودر فلزات ) و دینامیکی (1-لرزانش 2-حبابهای گازی 3-پوششهای فرار) تقسیم بندی می شوند. در پروژه حاضر عوامل و روشهای گوناگون به طور مطلوبی بررسی شده و یکی از روشها که لرزانش مذاب است بطور عملی آزمایش گردیده است. به این منظور 6 نمونه ریخته شده و مورد بررسیهای ماکروسکوپی قرار گرفتند. این بررسی ها نشان داد که در عملیات لرزانش ریزدانگی به صورت بسیار خوبی صورت گرفته است ولی در عین حال سبب افزایش خلل وفرج شده است.

مقدمه
عموما ساختارهای ریز دانه دارای خواص مطلوب تری از ساختارهای درشت دانه می باشند.به این منظور همواره ریخته گران به دنبال یافتن روشهای برای ریز کردن دانه ها می باشند.اضافه کردن جوانه زا به مذاب متداول ترین روش ریز کردن دانه ها می باشد. علاوه بر این روش، عوامل و روشهای دیگری نیز برای ریز کردن دانه ها وجود دارد که در شرایط خاص مورد استفاده قرار می گیرند. این پژوهش در پی آن است که عوامل و روشهای گوناگون مطرح در مقالات منتشر شده را به طور خلاصه بررسی نماید. همچنین روش لرزانش مذاب در همگام انجماد را بصورت عملی مورد آزمایش قرار دهد.

1-بررسی مقالات علمی :
روشهای ریز کردن دانه بندی آلیاژهای آلومینیوم بطور عمده به سه روش گرمایی (1-سرعت سرد کردن 2-فوق ذوب 3-فشار ) ، شیمیایی (1- مواد جوانه زا 2-پودر فلزات ) و دینامیکی (1-لرزانش 2-حبابهای گازی 3-پوششهای فرار) تقسیم بندی می شوند، که در زیر به تفکیک مورد بررسی قرار می گیرند.

1- 1- روشهای گرمایی:

1-1-1- تاثیر سرعت سرد کردن بر اندازه دانه:
سرعت سرد شدن به عنوان یک پارامتر مهم در انجماد قطعات ریختگی همواره مورد توجه بوده است . سرعتهای انجمادی مختلف باعث تغییر ریز ساختار ، اندازه دانه ، مورفولوژی سیلیسیم یوتکتیکی ، فاصله بین بازوهای دندریت و فازهای بین فلزی و بطور کلی خواص مکانیکی آلیاژ های آلومینیم می گردد .
برای بررسی اثر سرعت سرد کردن دو گونه آزمایش انجام شده است. تعدادی با استفاده از نمونه پله ای جهت بررسی اثر ضخامتهای مختلف (سرعتهای مختلف سرد شدن ) بر روی ریز دانگی و تعداد دیگری با استفاده از انواع مختلف قالب ( جنس قالب و میزان انتقال حرارت در آن ) به بررسی اثر نوع قالب بر روی ریز دانگی پرداخته اند.
پس از بررسی نمونه ها مشاهده گردیده است با افزایش ضخامت از 5 تا 30 میلیمتر اندازه دانه ها زیاد می شود علت افزایش اندازه دانه در ضخامتهای بالاتر افزایش زمان انجماد و کاهش سرعت سردشدن می باشد که منجر به ایجاد دانه های درشت تر در انتهای انجماد می گردد . با توجه به نتایج تجربی بدست آمده ( شکل (1)) مقدار افزایش اندازه دانه حدود 8 درصد می باشد. [1]

[IMG]file:///G:/ریخته%20گری/Copy%20of%20ریخته%20گری/بررسی%20عوامل%20موثر%20برریز%20 دانگی%20آلیاژهای%20آلومینیوم _files/1.gif[/IMG]

شکل (1) نتایج حاصل از اتدازه دانه در ضخامت مختلف نمونه پله ای[1]

برای بررسی اثر نوع قالب نمونه هایی در قالب های ماسه ای و فلزی ریخته شده و نتایج حاصل را بر روی اندازه دانه در جدول (1) مشاهده می کنیم:

جدول (1)تاثیر سرعت سرد شدن با تغییر نوع قالب و دمای فوق گداز بر روی اندازه دانه های نمونه های آلومینیومی ریخته شده:

[IMG]file:///G:/ریخته%20گری/Copy%20of%20ریخته%20گری/بررسی%20عوامل%20موثر%20برریز%20 دانگی%20آلیاژهای%20آلومینیوم _files/2.gif[/IMG]

1-1-2- اثر فوق ذوب بر ریز دانگی آلیاژهای آلومینیوم:
دمای فوق گداز کم سبب کاهش اندازه دانه در قطعات آلومینیومی می گردد. در صورتی که فوق گداز زیاد باعث درشت دانگی می گردد. به خلاصه نتایج آزمایشات تجربی در جدول (1) توجه کنید.[2]

1-1-3- تاثیر فشار در ریز کردن دانه ها :
با افزایش فشار نقطه ذوب اکثر آلیاژها در یک دمای مطلق افزایش یافته بنابراین با افزایش فشار یک مادون انجماد حرارتی بوجود آمده و سرعت جوانه زنی به شدت افزایش می یابد و از طرف دیگر با افزایش فشار فاصله هوایی میان قالب و مذاب از میان رفته سرعت انتقال حرارت افزایش یافته و یک ریز دانگی نسبتا مطلوبی را می توان حاصل می شود. [3]

1- 2- روشهای شیمیایی
1-2-1- ریز دانگی با استفاده از ریز کننده ها Ti)،B، Zr، (Sc:
افزایش برخی عناصر آلیاژی،بدون آنکه تاثیر قابل ملاحظه ای از نظر آلیاژی کردن داشته باشند،باعث ریز شدن دانه ها می شوند .
ریز کننده ها ذرات معلق در مذاب هستند که مانند هسته های غیر یکنواخت در انجماد عمل می کنندوبا افزایش مراکز جوانه زنی موجب کوچک و یکنواخت شدن دانه ها می شوند .نقطه ذوب بالا ،شباهت ساختمان کریستالی ونزدیکی ابعاد سلولی آن به ساختمان جامد آلومینیوم، قابلیت چسبندگی وآغشته پذیری بالااز مشخصه های عمومی این ذرات است. [4]
نتایج حاصل از آزمایشات حاکی از این است که استفاده ازTi در حد 1/0 تا 15/0 درصد، جهت ریزدانگی آلیاژهایAl موثر است. آزمایشات بیشتر نشان داد که B اثر بیشتری در ریز کردن دانه نسبت به Ti دارد. این نتیجه زمانی معکوس میشود که Al خالص یا آلیازهای بالای 98%Al ریخته شود.
اضافه کردن Zr و Sc به صورت مجزا و یا ترکیبی در آلیاژهای 356 نتایج مشابهی نسبت به Ti و B داشته است. Zr در محدوده %3/0- %1/0 بهترین رسوبات وذرات اینترمتالیک را برای جلوگیری از رشد دانه ها و بازیابی آنها در آلیاژهای کارشده Al دارد. افزودن Zr در آلیاژهای ریختگی Al مفید بودن آنرا برروی ریزدانگی ثابت می کند اما تاثیرکمتری نسبت به Ti دارد . Zr را می توان به صورت آمیژان Al- Zr ویا Zr اسفنجی اضافه نمود .افزایش واندازه گیری باقیمانده بعد از عملیات ریزدانگی به عمل ذوب و عملیاتی نظیر گاززدایی و زدن فلاکس بستگی دارد . بطور کلی می توان گفت که تاثیر همه ریز کننده ها با غلظت تغییر می کند . Sc در محدوده 75/0- 39/. درصد و Zr در محدوده 69/0 - 37/0 درصد ریز کننده می باشند.
گزارشات نشان میدهند که Sc بر روی ریزدانگی آلیاژهای کار شده Al موثر است وسبب بهبودی خواص مکانیکی آنها می شود. در سال 1971 مشخص شد که افزایش 5 – 01 /0 درصد از Sc در آلیاژهای کار شده Al سبب بهبود خواص فیزیکی و خواص کششی آن می شود . همچنین نشان داده شده که با انتخاب شرایط دما و زمان جهت عملیات پیرسازی Sc در Al ترکیب می شودو فاز AL3 Sc شکل گرفته و پایدار می شود که رسوباتی کاملا کروی شکلی تشکیل می دهند . طبق گزارشات Sc سبب افزایش پراکندگی و نیز افزایش استحکام ریزدانگی ونیز جلوگیری از تبلور مجدد می شود . مسلما کاربرد آن مخصوصا در کشش های عمیق و قطعات کار شده سبب افزایش استحکام تا بالای 50% استحکام آلیاژهای Al می شود. بنابر این سبب بهبودی داکتیله و کاهش و حذف ترکهای گرم در اغلب آلیاژهای Al خواهد شد. [5]

1-2-2- استفاده از پودر فلزات بعنوان جوانه زا:
در این روش آلیاژ 7075به عنوان آلیاژ مبدا و با توجه به عناصر موجود در این آلیاژ از پودر آلومینیوم، پودر برنج30-70 و پودر آلومینیوم-برنز(10-90) استفاده به عمل آمده است. در زمان ذوب اقدامات لازم برای جلوگیری از آلودگی مذاب انجام گرفت و پس از ذوب با توجه به کنترل دما در محدودهء oC750 با استفاده از قرصهای C2Cl6انجام گرفته و دردمای حدود 10oC+720 جوانه زنی بر حسب ضرورت انجام گرفته است، با کنترل صحیح زمان نگهداری نشان داده شده است که اندازه دانه ها در این روش ریز کردن ، با تلقیح سایر مواد جوانه زا یکی می باشد وبطور کل به دلیل کم بودن زمان میرایی و حل شدن سریع این جوانه ها در مواردی که زمان سرعت ریخته گری بالا است و زمان میرایی نداریم از این روش میتوان استفاده نمود. [6]

1- 3- روشهای دینامیکی
1-3-1- بررسی اثرات لرزانش مذاب در خلال انجماد بر روی ریز دانگی آلیاژهای آلومینیم :
بررسی های به عمل آمده بیانگر مزایای فراوان لرزانش مذاب در حین انجماد است. در اثر این عملیات ساختار دانه بندی قطعات ریختگی از حالت ستونی به محوری ظریف تبدیل می گردد. البته اثرات قابل توجه این عملیات بر اصلاح و ظریف سازی ساختار دانه بندی در شرایطی حاصل می گردد که مذاب در حال انجماد به مدت زمان نسبتا زیاد تحت عملیات لرزانش مکانیکی قرار گیرد .
اثرات قابل ملاحظه لرزانش مذاب بر ساختار میکروسکوپی ناشی از ایجاد جریانات شدید داخلی در مذاب است. با شروع انجماد جوانه های منجمد شده عمدتا در نزدیکی دیواره های قالب جمع می گردند. از طرفی در شرایط طبیعی رشد دندریتی از دیواره ها شروع وبه سمت مناطق داخلی پیش می رود . لرزانش مذاب از یک سو سبب توزیع جوانه های منجمد شده در همان شروع انجماد به سمت مناطق داخلی و مرکزی می گردد . از طرفی تشکیل مجدد جوانه ها در نزدیکی دیواره ها به دلیل انتقال حرارت شدید در این مناطق برای ادامه انجماد ضروری است. در واقع لرزانش مذاب با جلو گیری از تجمع جوانه ها در نزدیکی دیواره های قالب از رشد آنها جلوگیری کرده و سبب می گردد که انجماد با تعداد بسیار بیشتری از جوانه های توزیع شده در مناطق مختلف قطعه شروع و ادامه یابد که این خود سبب ظریف شدن ساختار میکروسکوپی وماکروسکوپی می گردد. از طرفی لرزانش مذاب با اعمال نیروهای شدید داخلی در مذاب سبب خرد شدن بازوهای دندریتی در حال رشد می گردد این عمل سبب توزیع بیشتر و بهتر و افزایش قابل توجه تعداد جوانه های جامد در مذاب در حال انجماد گردیده و عملیات لرزانش مذاب از این طریق نیز سبب افزایش سرعت جوانه زنی و نهایتا ظریف سازی ساختار می گردد . همچنین ارتعاشات بوجود آمده سبب بوجود آمدن یک موج سینوسی در مذاب می گردد که این امرخود باعث افزایش فشار در برخی از نقاط در داخل مذاب شده و افزایش فشار طبق معادله کلاسیوس کلاپایرون باعث افزایش نقطه ذوب در برخی از نقاط شده و در یک دمای مطلق سبب بوجود آمدن یک مادون انجماد حرارتی در مذاب در حال انجماد شده که این نیز به نوبه خود در تشکیل جوانه و ایجاد ساختاری با دانه های ریز مؤثر می باشد. لرزانش مذاب همچنین با افزایش انرژی داخلی مذاب و حرکت بهتر سیال سبب بهبود شرایط در مذاب رسانی به منظور جبران تخلخل های انقباضی می گردد و از این طریق سبب کاهش تخلخل در قطعات ریختگی می گردد. البته به منظور رسیدن به بهترین شرایط از نظر کاهش تخلخل می بایست پارامترها در لرزانش مذاب در شرایط بهینه تنظیم گردند . بر اساس تحقیق به عمل آمده در بسیاری از موارد افزایش شدید دامنه ارتعاشات در لرزانش مذاب آلیاژهای Al - Si می تواند بجای کاهش تخلخل سبب افزایش تخلخل گردد. [7]

1-3-2 - ریز کردن دانه ها از طریق هم زدن مذاب با استفاده از حبابهای گاز در خلال انجماد :
آزمایشات نشان داده است که فرآیند ایجاد حباب گاز (بوسیله دمش گاز) در هنگام انجماد می تواند در تولید شمشهای با ساختار هم محور در شرایط تجربی بطور وسیعی مؤثر باشد . با استفاده از تجربیات موجود باید نتیجه گیری کرد که هم زدن فلز مذاب در قالب موجب افزایش و تشویق تشکیل ساختار هم محور می شود .
در حال حاضر مکانیزم تشکیل دینامیکی ساختارهای هم محور با چهار نظریه مختلف بیان می شود این مکانیزمها عبارتند از :
1- مکانیزم حفره ای، که در سیستم های تحت انرژی ارتعاشی بالا قرار گرفته باشد، عمل می کند.
2- مکانیزم تکثیر بلوری، که می تواند در اثر تشدید انتقال حرارت از مذاب و در نتیجه تولید نوسانات درجه حرارت که باعث ذوب شدن جزئی شاخه های انجماد می شود فعالتر گردد.
3- مکانیزم بارشی، که با تشکیل یک منطقه هم محور در سطح آزاد مذاب شروع شده واز آنجا ذرات بلوری در اثر هم زدن مکانیکی بصورت بارشی بطرف پایین سرازیر می شوند تا تشکیل یک منطقه هم محور مرکزی را بدهند.
4- مکانیزم جدایش بلورها، که در مراحل اولیه انجماد اتفاق می افتد و در آن بلورهای هم محور از دیواره قالب و یا از سطح سرد شده مذاب شروع شده و بصورت یک شکل ساده رشد کرده و قبل از تشکیل پوسته جامد پایدار از هم جدا می شوند . این بلورها رسوب کرده و به هم آمده و تشکیل منطقه هم محور مرکزی را می دهند.
بجز مکانیزم حفره ای که تاثیر ضعیفی بر روی تشکیل بلورهای هم محور دارد سایر مکانیزمها می توانند بوجود آمده و هر یک از طریق مکانیزم خاص خود در تشکیل بلورهای هم محور نقش داشته باشند.
در کل توسط این چهار مکانیزم ریز دانگی حاصل می شود و افزایش دبی گاز بیشتر از یک لیتر در دقیقه فقط در افزایش منطقه ریز شده نقش داشته و در ریز کردن بیشتر دانه ها نقشی ندارد.[8]

1-3-3 - ریز کردن دانه ها با استفاده از پوششهای فرار:
پوششهای فرار بر روی دیواره داخلی قالب میتواند باعث ریز شدن دینامیکی دانه های شمش آلومینیومی شود. در اینجا عملکرد پوششهای فرار را بر روی ریز دانگی و استحکام نهایی وبررسی های میکروسکوپی از قبیل ریز مک (micro porosity) بررسی میگردد.
این روش بر اساس به کار گیری یک پوشش فرار مناسب بر روی سطوح قالب استوار است پوشش مذکور از مخلوط هگزا کلرور اتان (C2Cl6)و پودر آلومینا با نسبت مشخصی از آب تهیه می گردد.
هنگامی که مذاب وارد قالب می گردد بلا فاصله جوششی از حبابهای گازی در حین انجماد مذاب به وجود می آید که مربوط به هگزاکلرور اتان فرار و بخار مرطوب در پوشش است.
این جریانات اغتشاشی باعث فعال شدن جوانه زنی شده ودر نتیجه ریز شدن دینامیکی دانه ها را در پی خواهد داشت . این روش را می توان برای ریخته گری فلزات و آلیاژهای غیرآهنی به خوبی مورد استفاده قرار داد . اگر چه موادی که بتوانند به عنوان ناقل مناسبی برای هگزاکلرور اتان در پوشش دادن قالب به کار روند متعددند ولی تجربه نشان داده است که بهترین مخلوط به عنوان ناقل هگزاکلرور اتان پودر آلومینا همراه با آب است. جهت فعال کردن مخلوط حداقل 10% هگزاکلرور اتان مورد نیاز است. اگر چه برای اطمینان از ایجاد شدن کامل حبابهای گازی مقدار 50% هگزا کلرور اتان توصیه می شود تجربه نشان میدهد که هیچ تمایزی نمی توان بین گازهای متصاعد شده از پوشش فوق و گازهایی که از مواد دیگر بدست می آید قایل شد . اثر پوشش مورد بحث دراین فرآیند در فوق گدازهای پایین زیادتر بوده و به تدریج با افزایش دیواره قالب فوق گداز ثابت می ماند هنگامی که فوق گداز افزایش می یابد با وجود آن که در ابتدای دیواره قالب مقدار ناچیزی از نواحی ستونی وجود دارد اما به تدریج اثر ریز کنندگی دانه ها از بین خواهد رفت . دامنه فوق گداز جهت موثر بودن این روش از مقادیر خیلی کم تا 80 درجه سانتیگراد مشاهده شده است.

2- روش آزمایش عملی بررسی اثر لرزانش مذاب بر روی ریزدانگی :
جهت ریختن نمونه های آزمایشی از شمش Al-5%Si استفاده شده است.ذوب شمش در بوته گرافیتی و در کوره زمینی صورت گرفت. پس از اینکه شمش در بوته ذوب گردید با قرار دادن ترموکوپل در آن دمای ذوب کنترل شده و طی تمام آزمایشات دمای 750oC بوده است.
قالبهای تهیه شده از جنس ماسه CO2 بوده که جهت طولانی بودن زمان انجماد از آنها بهره گرفته شده است. طی این آزمایش 6 نمونه ریخته گری شد که سه تای آنها در حالت Static (عادی) و سه تای دیگر در خالت لرزش ریخته گری شدند. برای ایجاد لرزش قالب بر روی دستگاه ویبره قرار داده می شد. دستگاه ویبره مورد استفاده در این آزمایش دارای فرکانس Hz15 و ارتفاع موج 5 میلیمتر بود.
پس از عملیات ریخته گری نمونه ها را از وسط بریده وپس از پولیشکاری نمونه ها آنها رادر محلول اچ با ترکیب شیمیایی زیر اچ کرده و نمونه ها را ماکرو اچ نمودیم :
H2O 25ml , HNO3 45ml
HCL 25ml , HF 25 ml

نحوه تعیین درصد تخلخل به این صورت بوده است که ابتدا قسمتی از نمونه تعیین شده و سپس نسبت سطح تخلخل را به سطح کل قسمت مذکور محاسبه نمودیم و تعیین اندازه دانه ها به این شکل بوده است که نمونه هایی که ویبره نشده بودند راتوسط خط کش و نمونه هایی را که عمل ویبره روی آنها انجام شده بود در زیر میکروسکوپ وبا بزرگنمایی 50× اندازه آنها را بدست آوردیم.

3-نتایج آزمایش:

نمونه های متالوگرافی شده در شکل (2) و (3) مشاهده میگردد.

[IMG]file:///G:/ریخته%20گری/Copy%20of%20ریخته%20گری/بررسی%20عوامل%20موثر%20برریز%20 دانگی%20آلیاژهای%20آلومینیوم _files/3.gif[/IMG]

شکل (2) ساختار ماکروسکپی نمونه شماره 3 ( ریخته گری Static )

[IMG]file:///G:/ریخته%20گری/Copy%20of%20ریخته%20گری/بررسی%20عوامل%20موثر%20برریز%20 دانگی%20آلیاژهای%20آلومینیوم _files/4.gif[/IMG]

شکل (3) ساختار ماکروسکپی نمونه شماره 1 ( ریخته گریVibrated )

چنانچه مشاهده میکنید اسنفاده از لرزش اثر شدیدی در کاهش اندازه دانه داشته است. نتایج حاصل از اندازه گیری های ساختار نمونه های ریخته شده در جدول(2) خلاصه شده است.

جدول (2) اندازه دانه و درصد تخلخل در نمونه های مورد آزمایش

[IMG]file:///G:/ریخته%20گری/Copy%20of%20ریخته%20گری/بررسی%20عوامل%20موثر%20برریز%20 دانگی%20آلیاژهای%20آلومینیوم _files/5.gif[/IMG]

3-1-نتیجه گیری از آزمایش:
پژوهش حاضر نشان می دهد که لرزانش مذاب در حین انجماد اثرات قابل ملاحظه ای بر ساختار ماکروسکوپی آلیاژهای Al - Si دارد در این آلیاژها لرزانش مذاب سبب تشکیل دانه های محوری ریز به جای دانه های درشت و ستونی در ساختار ماکروسکوپی می گردد. (جدول 2) از طرف دیگر مشاهده می گردد که با ریز شدن دانه بندی، میزان تخلخل بشدت افزایش یافته و از چند درصد به بیش از 10 درصد افزایش یافته است. این امر باعث میگردد که بهبود خواص مکانیکی که از ریز بودن دانه بندی انتظار میرود بدلیل وجود تخلخل زیادتر حاصل نگردد.
این بدین معنا است که ریز کردن دانه ها به وسیله لرزانش باعث افزایش تخلخل نیز می گردد و در نتیجه در مجموع باعث میگردد خواص مکانیکی افزایش نیابد و در نهایت قطعات تولیدی دارای کیفیت کمی باشند. این موضوع (ایجاد تخلخل) محدودیتی است که گسترش استفاده از لرزانش را در تولید قطعات تا ده ها سال پس از دست یابی بشر به این دانش فنی در دهه 1930 میلادی به تاخیر انداخت. در دهه 1960 میلادی تکنولوژی استفاده از (Hot Isostatic Press) HIP به منظور مسدود کردن تخلخل ها پس از ریخته گری باعث گسترش استفاده از لرزانش در تولید قطعات ریخته گری گردید.[10]
HIP روشی است که در آن قطعات در دماهای بالا تحت فشار همه جانبه بالایی قرار میگیرد و طی آن تخلخل های درونی قطعه از بین می رود.
اندازه متوسط دانه ها بشدت به دامنه ارتعاشات بستگی دارد و با افزایش دامنه ارتعاشات اندازه دانه ها کاهش می یابد. از طرف دیگر لرزانش مذاب سبب ریزتر و کروی تر شدن فاز سیلیسیم می گردد این عملیات در صورت کم بودن دامنه ارتعاشات سبب کاهش مقدار تخلخل می گردد ولی در نمونه ریخته شده به دلیل زیاد بودن دامنه ارتعاشات افزایش میزان تخلخل مشهود می باشد.

سولفید آهن(پیرایت) و صنعت فولاد

مجتبی حسینی — Sat, 19 Sep 2009 14:36:57 GMT

سولفید آهن(پیرایت) و صنعت فولاد

اما ، با شروع قرن بیستم پیرایت را برای تولید دی اکسید سولفور حرارت می دهند و سپس آن را شستشو داده و از صافی می گذرانند تا فلزات با ارزش بازیافت شده و یک کانه ی ارغوانی رنگ برجای می ماند که در فرآیند چدن ریزی مورد استفاده قرار می گیرد.

تنوع فرآیندها برای بدست آوردن دی اکسید سولفور به طور خاص برای سوزاندن پیرایت توسعه یافته بود. اکسید آهن بعد از سوزاندن پیرایت طبق واکنش زیر بدست می آید:

Fe S2+1/2 O2 4SO2 + Fe2O3
محصول واکنش سرباره پیرایت شده نام دارد که به دلیل وجود عناصر ناخالص در آن نمی تواند به صورت مستقیم برای چدن ریزی صنعتی به کار رود.

W Longmaid در سال 1844 میلادی روشی را برای تصفیه ی سرباره و در همان زمان برای بازیافت فلزات غیر آهنی موجود به ثبت رسانید. این فرآیند اولین بار در سال 1859 توسط William Hendrson اسکاتلندی به کار گرفته شد. در این فرآیند سرباره پیرایت شده به همراه کلرید سدیم سوزانده و سپس برای بازیافت کلرید های فلزات غیر آهنی با آب شستشو داده شد.این تکنولوژی در کشور آلمان به عنوان فرآیند DK و در مدت یک قرن از سال 1876 تا 1989 در کارخانه ی Duisburger Kupferhutte در شهر دویسبورگ مورد استفاده قرار می گرفت. در این کارخانه ، پیرایت از سرتاسر دنیا توسط شرکت صادر شده و به کارخانه های اسید سازی در کشور آلمان فروخته می شد با این توافق که اکسید آهن(سرباره) که محصول سوختن پیرایت می باشد برای عملیات بیشتر برای بازیافت فلزات غیر آهنی ، فلزات گرانبها و آهن فلزی به دویسبورگ بازگردانیده شود.
کانه ی ارغوانی ته نشین شده بعد از صاف کردن کلرید های محلول دارای کانی آهن مرغوب است که شامل 61 تا 63% آهن بوده. این کانه اگلومره شده و سپس به کوره ی بلند بازگردانیده می شده. از آن جایی که سرب و نقره از کلرید های نامحلول در طول فرآیند سوختن می باشند، در کانه ی ارغوانی باقی می مانند. وقتی کانه ی ارغوانی آگلومره شده به کوره ی بلند شارژ می شود ، آلیاژ نقره – سرب تشکیل می گردد. این آلیاژ در آهن نامحلول بوده و با چگالی بیشتر در کف کوره قرار می گیرد. در زیر کوره دریچه هایی تعبیه شده بود و یک بار در هفته آلیاژ نقره- سرب در سطحی پایین تر از آهن مذاب تخلیه می شد.
باتوجه به موفقیت کارخانه ی Duisburger Kupferhutte تولیدکنندگان اسید سولفوریک در اروپا ، ژاپن و ایالات متحده امریکا علاقمند به بازاریابی اکسید آهن تولید شده در صنعت فولاد به شدند. با وجود این که گندله سازی اکسید آهن در سال 1912 در کشور سوئد ابداع گردید اما 30 سال بعد از آن برای صنعت سنگ آهن به کارگرفته شد. هنگامی که کوره های قوس الکتریکی شروع به کار کردند و نیاز مبرم برای مصرف گندله شده احساس شد این فرآیند جایگاه خود را بدست آورد . این امر باعث ایجاد عامل محرکی برای تولید کنندگان فرآورده های اسیدی شد تا سرباره پیرایت سرباره شده ی خود را بهبود بخشند و با کیفیت بهتری به صنایع فولاد سازی ارائه کنند. در نتیجه در 1960 میلادی فرآیندهای بسیاری برای رفع مشکلات رشد یافتند که از آن قبیل می توان به موارد زیر اشاره نمود:
فرآیند Seiko-Kowa : این فرآیند یک فرآیند ژاپنی می باشد در شرکت Kitakyushu ابداع گردیده که در آن سرباره با کلرید کلسیم مخلوط شده ، به صورت گندله در آمده و سپس برای تبخیر کلریدهای غیر آهنی در کوره ی دوار تا 1100 درجه ی سانتیگراد حرارت داده می شود. سپس برای خروج گازها و بازیافت فلز آنها را در آب یا سایر محلول ها شستشو می دهند. این فرآیند در کشور پرتقال و دیگر کشورها نیز به کار می رفته است.
فرآیند Bethlehem Steel : در کارخانه ای واقع در Sparrows Point در ایالت مریلند ، کبالت بدست آمده از سرباره توسط فرآیندی بر اساس کنترل درجه حرارت دقیق در طول سوزاندن پیرایت بازیافت می شد. اگر درجه حرارت در 550 درجه ی سانتیگراد نگه داشته شود ، کبالت موجود در پیرایت می تواند به سولفات تبدیل شود و بنابراین می تواند به طور مستقیم از سرباره توسط آب شسته شود (جدا شود). پیرایت سرباره شده ی داغ با استفاده از آب سرد می شود و لجنی شامل 6-8% جامدات بدست می آید. هنگامی که این جامدات از صافی گذرانده می شوند میزان حلالیت کبالت به 20 -25 گرم بر لیتر می رسد که برای بازیافت فلز ، تحت فرآیندهای بیشتری قرار می گیرد. نسبت آهن به کبالت در سرباره ، 50 به 1 می باشد که در محلول این نسبت برابر ( 1 به 1 ) می شود. این کارخانه تنها منابع داخلی کبالت در ایالات متحده را تأمین می کرد.
فرآیند Outokumpu : درکشور فنلاند در کارخانه ی Outokumpu در سال 1979 در شهر Pori یک فرآیند مشابه انجام شد که سرباره سولفاته شده ی پیرایت در آن شامل 8-9% کبالت و دیگر فلزات غیر آهنی بود. سپس توسط آب شستشو داده شد تا یک محلول اسیدی با PH برابر با 1.5 و محتوی 20 گرم بر لیتر کبالت ، 6 تا 8 گرم بر لیتر نیکل ، 7 تا 8 گرم بر لیتر مس ، 10 تا 12 گرم بر لیتر روی و مقدار بسیار کمی آهن که برای بازیافت فلز فرآیندی روی آن انجام می شود، حاصل گردد.
انحطاط صنعت پیرایت

به هر حال ،تولید پرایت به تدریج مقارن با پایان قرن نوزدهم میلادی و بعد از اکتشاف روش های اقتصادی برای بازیافت سولفور ازتپه های سولفوری در خلیج مکزیک رو به انحطاط کشیده شد . همچنین یک افزایش بزرگی در فعالیت های پالیش نفت خام بعد از جنگ جهانی دوم به وجود آمد که موجبات ایجاد مقدار زیادی از گازهای پالایشگاهی سولفوردار و نیاز به بازیافت این سولفور برای اجتناب از آلودگی محیط توسط گاز 2SO را پدید آورد. همچنین دسترسی به حجم وسیعی از گازهای طبیعی محتوی سولفید هیدروژن در Lacq در جنوب فرانسه در دهه 1950 و در Alberta کشور کانادا در دهه 1970 ، عواملی بودند برای کاهش تقاضای پیرایت.

سولفید آهن(پیرایت) که به نام " طلای ابلهان " نیز مشهور است از زمان باستان شناخته شده بوده که توسط تاریخ نویسان یونانی به آن اشاره شده است. پرایت یکی از رایج ترین کانی های معدنی سولفیدی است و در بسیاری از موارد به همراه کانی های سولفیدی دیگر یافت می شود. این کانی مدتی دارای اهمیت استراتژیک بسیاری بوده به دلیل این که زمانی مهمترین ماده ی خام برای تهیه ی عنصر حیاتی سولفور برای تولید باروت ( پودر تفنگ) و ساخت دی اکسید سولفور برای تهیه ی اسید سولفوریک بوده است. به هر حال هنگامی که دیگر منابع ارزان قیمت عنصر سولفور در دسترس قرار گرفتند ، پرایت نه تنها اهمیت خود را از دست داد بلکه به عنوان عاملی مزاحم برای صنایع متالورژیکی به حساب می آمد که این امر به دلیل مشکلات ناشی از دفع آن می باشد.

زاماک چیست ؟

مجتبی حسینی — Sat, 19 Sep 2009 14:34:41 GMT

زاماک چیست ؟

زاماک

نحوه آلیاژسازی زاماک (Zn-Cu-AL)
برای تهیه آلیاژ زاماک ابتداء آلومینیوم را ذوب کرده (به مقدار مورد نیاز )سپس تکه های مس خا لص را داخل مذاب انداخته ودرجه حرارت را با لا برده تا اینکه مس در داخل الو مینیوم حل شود
پس از اینکه آمیژان AL-Cu آماده شد

انرا شمش ریزی می کنیم آمیژان Al-Cuترد شکننده است به خاطر ایجاد فاز(CuAl۲) ، پس از اینکه شمش ها منجمد شدند در داخل بوته دیگر نیز روی را ذوب کرده (به مقدار مورد نیاز) پس از اینکه روی ذوب شد شمش آمیژانAl-Cuکه منجمد شده بود را داخل بوته ای که در آن روی ذوب شده انداخته ویک تکه ای از روی را بر روی شمش AlCu گذاشته تا اینکه فشار سنگین روی باعث شود که شمش (امیژان CuAl) به پایین رفته وکا ملا در داخل مذاب حل شود پس از اینکه آلیاژآماده شده آنرا ریخته گری می کنیم . البته این آلیاژ زاماک با این درصد که ریخته گری می کنیم مخصوص ماسه قا لبگیری می باشد.
خصوصیات زاماک:
با توجه به اینکه زاماک از دامنه انجماد بسیار کوتاهی بر خوردار است از این رو تمایل شدید به انحماد پوسته ای باعث می گردد که ازانها در ریخته گری های مجوف وپیستونی نیزاستفاده شود و از طرف دیگر تغذیه گذاری وجهت انجماد در انها به سهولت تعین گردد
وزن مخصوص این الیاژ سنگین می باشد بنابر این باید سیستم هنگامی از نوع فشاری بوده وتغذیه از نوع کور بوده و همچنین هنگام بارریزی نیز وزنه گذاری فراموش نشود.
زاماک با توجه به نقطه ذوب پایین وسیالیت مناسب و انقباض از نوع متمرکز یک الیاژ مناسبی برای ریخته گری می باشد خواص مکانیکی زاماک خوب می باشد وسختی اش شاید از بعضی برنجها هم بالاتر باشد (سختی زاماک ۸۵برینل است در قالبهای دایمی
هم به ۱۲۰ برینل هم می رسد که سختی اش نز دیک فولاد ساختمانی می باشد مقاومت به اکسداسیون زاماک تا ۲۰۰درجه سانتیگراد خوب است چقرمگی زاماک واقعا چشمگیر است اگر نمونه ای از زاماک را تحت کشش قرار بدهیم نشان می دهد که چقرمگی اش فوق العاده بالا است .
کاربرد زاماک در قطعاتی است که تحت فشار هستند مانند دستگیره در اتومبیل ها و غیره .
همجنین با توجه به زیبایی زاماک کاربرد اش بیشتر در قطعات تزئینی مثل اسباب بازی ها نیز می باشد .
زاماک به عنوان سرب خشک نیز در بازار مطرح است ولی این لفظ غلط است .سرب خشک الیاژی است از سرب با انتیموان برای زاماک عملیات کیفی معنی ندارد چون فشار بخار زاماک بالا است .
برای زاماک خطرناک ترین عنصر سرب واهن می باشد چون نقطه ذوب سرب پایین تر از زاماک می باشد ودر روی انحلال ندارد در نتیجه به طرف مرز دانه ها زده می شود در نتیجه باعث شکست گرم می شود وخواص قطعه به شدت پایین می اید اهن نیز با الومینیوم می تواند تولید FeAI بکند و حداکثر حلالیت اهن در روی ۲۰% میباشد هیچگاه نمی توان از اهن به عنوان ریز کننده استفاده مطلوب نمود.

استخراج منیزیم به روش الکترولیز

مجتبی حسینی — Mon, 10 Aug 2009 17:24:50 GMT

استخراج منیزیم به روش الکترولیز

در حال حاضر دو نوع فرآیند الکترولیز جهت تولید منیزیم مورد استفاده قرار می گیرد که اختلاف عمده آنها در درجۀ هیدراسیون mgcl2 و طراحی سلول الکترولیز می باشد.

یکی از پیشگامان ایجاد و توسعه این فرآیند آی – جی فاربن اینداستری در آلمان بود و روش ابداعی این شرکت هم اکنون مبنای فرآیند مورد استفاده به وسیله شرکت نروژی نرسک هیدرو که تولید کنندگان عمده این فلز در اروپا می باشد ،قرار دارد.در این فرآیند که مشهور به فرآیند IG است MGO حاصله از مینرال های آب دریا را خشک کرده و همراه با یک ماده احیاء کننده مانند احیاء کننده مانند پودر زغال و محلولMgcl2 به صورت بریکت در می آورند.بریکت حاصله را بطور جزئی کلسینه کرده و در دمای حدود Ċ1100 جهت تولید کلرید منیزیم مذاب بدون آب کلرینه می کنند آنگاه mgcl2 به دست آمده مستقیماً به داخل سلول الکترولیز که در دمای Ċ740 کار می کند شارژ می شود.سایر ترکیبات کلریدی مانند nacl وcacl2 را جهت بهبود هدایت حرارتی و تغییر ویسکوزیته و چگالی الکترولیت اضافه می کنند.آندهای مورد استفاده در هر سلول از نوع گرافیتی مصرف شونده و کاتدها از جنس فولاد ریختگی بوده که به صورت معلق مقابل یکدیگر قرار گرفته اند.سلولها نوعاً در محدودۀ 5 الی 7 ولت و جریان متجاوز200000 آمپر کار می کنند.منیزیم به صورت قطراتی روی کاتد رسوب کرده و به طرف سطح الکترولیت رشد می کند،در حالیکه کلر در آند متصاعد می گردد و جهت تولید کلرید منیزیم بازیافت می شود.دومین فرآیند الکترولیز تولید منیزیم،به وسیله شرکت شیمیایی DOWتوسعه یافت و در بزرگترین واحد جهانی تولید منیزیم واقع در بندر آزاد تگزاس که mgCl2 از آب دریا استخراج می کند،مورد استفاده قرار گرفته است.منیزیم به صورت هیدروکسید در اثر افزودن آهک رسوب کرده و سپس در اسید کلریدریک حل می گردد.محلول به دست آمده متعاقباً تغلیظ و خشک شده و mgCl2 هیدراته شده آماده شارژ به سلول الکترولیز می شود.بر خلاف فرآیندIG سلولهای الکترولیز از جنس فولاد ساخته شده که به عنوان کاتد عمل کرده و از بیرون حرارت داده می شود. این سلولها در محدوده 7-6ولت و جریان 90000 آمپر کار می کنند.
انرژی مصرف شده به ازاء یک کیلوگرم منیزیم تولید شده حدود 5/12 کیلو وات ساعت در فرآیندIG و 5/17 کیلو وات ساعت در مورد سلول مربوط به شرکتDOW می باشد و لیکن هر کدام از فرآیندها نیاز به حدود 15کیلو وات ساعت انرژی اضافه جهت آماده سازی کلریدمنیزیم بدون آب برای شارژ به داخل سلول دارد که در این قسمت امکان صرفه جویی قابل ملاحظه وجود دارد.
تولید منیزیم با استفاده از فرآیندهای حرارتی
تولید منیزیم با استفاده از احیایی حرارتی مستقیم دولومیت کلسینه شده با فروسیلیکون مطابق واکنش ساده زیر صورت می گیرد.
2CAO.Mgo+Si→2mg+(cao)2sio2
در فرآیند پیچن بریکت های متشکل از مواد واکنش کننده در اندازه های 150 کیلوگرمی به داخل راکتورهای استوانه ای شکل فولادی که تحت خلاءtorr 1/0 قرار دارد و از بیرون تا دمای 1200 درجه سانتی گراد گرم می شوند،شارژ می گردد.منیزیم تولید شده که به صورت بخار می باشد در انتهای اکتور قرع که خارج از کوره قرار دارد و به وسیله آب خنک می شود،تقطیر می گردد.از مزایای فرآیند پیجن هزینه سرمایه گذاری نسبتاً پایین و حساس نبودن به خلوص مواد خام می باشد ولیکن محدودیت عمدۀ آن طولانی بودن زمان فرآیند می باشد به طوری که تقریباً 8 ساعت وقت لازم است تا حدود 20 کیلوگرم منیزیم در هر راکتور تولید گردد.
در فرآیند مگنترم،از کوره قوس الکتریک که در دمای حدود Ċ1550 و فشار داخلیtorr(15 -10)کار می کند،استفاده می شود.چون واکنش در فاز مذاب اتفاق می افتد زمان لازم برای تکمیل آن کمتر از فرآیند پیچن خواهد بود.عمل شارژ کوره ممکن به صورت پیوسته و تخلیه در فواصل زمانی منظم صورت گیرد.آلومینا با باکسیت به مخلوط شارژی اضافه می شود.تا سیلیکات کلسیم محصول جدا شده و به صورت سرباره خارج گردد.در این حالت هم منیزیم به صورت بخار تولید شده و در یک کندانسور مجزا جامد می گردد.واحدهای تولید منیزیم به این روش در فرانسه ،ژاپن،امریکا و یوگسلاوی سابق قرار داشته و ظرفیت کوره به 11 تن بالغ می گردد.
در مجموع هزینه عملیاتی روش های سیلیکوترمی بیشتر از فرآیندهای الکترولیز استخراج منیزیم می باشد.با این حال استفاده از روش های حرارتی به دلیل هزینه سرمایه گذاری کمتر و امکان اجرا در مقیاس کوچک ادامه دارد.تکنیک های حرارتی به دلیل هزینه سرمایه گذاری کمتر و امکان اجرا در مقیاس کوچک ادامه دارد.تکنیک های حرارتی مختلفی تاکنون جهت استخراج منیزیم ارائه شده است ولیکن هیچکدام در حال حاضر در مقیاس تجارتی به بهره برداری نرسیده است.به عنوان نمونه یکی از روشهای امیدبخش درآینده استفاده از کوره قوسی پلاسما است که در آن پلت های ساخته شده از مخلوط mgo و کک به داخل سرباره مذاب متشکل از mgo،cao ،Al2o3 شارژ می شود با توجه به چگالی انرژی بالای پلاسما و دماهای بالای حاصله در سطح سرباره در اثر واکنش های سیلیکوترمی (مثلاًĊ1500( امکان نگاهداشتن فشار بخار منیزیم در حد اتمسفر معمولی فراهم می گردد. این مزیت به همراه بازده تقریباً کامل مصرف سیلیسیم باعث افزایش امکان رقابت اقتصادی روش حرارتی تولید منیزیم خواهد شد.
حلالیت حالت جامد عناصر در آلومینیم
عنصر
دماĊ
ماکزیمم حلالیت حالت جامد
درصد وزنی
درصد اتمی
کادمیوم
649
4/0
09/0
کبالت
657
کمتراز2/0
کمتر از 01/0
مس
648
65/5
40/2
کروم
661
77/0
4/0
ژرمانیم
424
2/7
7/2
آهن
655
05/0
025/0
لیتیم
600
2/4
3/16
منیزیم
450
4/17
5/18
منگنز
658
82/1
9/0
نیکل
640
04/0
02/0
سیلیسم
577
65/1
59/1
نقره
566
6/55
8/13
قلع
228
06/0
01/0
تیتانیم
665
3/1
74/0
وانادیم
661
4/0
21/0
زیرکونیم
5/660
28/0
08/0

سولفید آهن(پیرایت) و صنعت فولاد

مجتبی حسینی — Mon, 10 Aug 2009 17:13:07 GMT

سولفید آهن(پیرایت) و صنعت فولاد

آزمونهای غیر مخرب ( Non Destvuctive Testing)

مجتبی حسینی — Sat, 08 Aug 2009 11:23:00 GMT

آزمونهای غیر مخرب ( Non Destvuctive Testing)

مهندسین معمولاً عادت دارند خواص یک ماده را روی نمونه‌های مخصوصی که از همین ماده تهیه شده‌اند با آزمونهای استاندارد ارزیابی کنند. اطلاعات بسیار ارزشمندی از این آزمونهای به دست می‌آید که شامل خواص کششی، فشاری، برشی و ضربه‌ای ماده مورد نظر است. اما این آزمونها ماهیت تخریبی دارند. بعلاوه خواص ماده به گونه‌ای که با آزمونهای استاندارد تا حد تخریب تعیین می‌شود، به یقین راهنمای روشنی در مورد مشخصات کارایی قطعه‌ای نیست که بخش پیچیده‌ای از یک مجموعه مهندسی را تشکیل می‌دهد.

در طی تولید و حمل و نقل امکان دارد که انواع عیوب با اندازه‌های مختلف در ماده یا قطعه به وجود آیند. ماهیت و اندازه دقیق هر عیب روی عملیات بعدی آن قطعه تاثیر خواهد داشت. عیوب دیگری نیز مانند ترکهای حاصل از خستگی یا خوردگی ممکن است در طی کار قطعه ایجاد شوند. بنابراین برای آشکار سازی وجود عیبها در مرحله تولید و نیز جهت تشخیص و تعیین سرعت رشد این نقصها در طول عمر قطعه یا دستگاه ، داشتن وسائل مطمئن ضروری است.
منشا بعضی عیوب که در مواد و قطعات یافت می‌شوند، عبارتند از :
- عیوبی که ممکن است طی ساخت مواد خام یا تولید قطعات ریختگی به وجود آیند (ناخالصیهای سرباره، حفره‌های گازی، حفره‌های انقباضی، ترکهای تنشی و ... )
- عیوبی که ممکن است طی تولید قطعات به وجود آیند (عیوب ماشینکاری، عیوب عملیات حرارتی، عیوب جوشکاری، ترکهای ناشی از تنشهای پسماند و ...)
- عیوبی که ممکن است طی مونتاژ قطعات به وجود آیند (کم شدن قطعات، مونتاژ نادرست، ترکهای ناشی از تنش اضافی و ...)
- عیوبی که در مدت کاربری و حمل و نقل به وجود می‌آیند (خستگی، خوردگی، سایش، خزش، ناپایداری حرارتی و ...)
روشهای مختلف آزمونهای غیرمخرب در عمل می‌توانند به راههای بسیار متفاوتی در عیب یابی به کار روند. اعتبار هر روش آزمون غیرمخرب سنجشی از کارایی آن روش در رابطه با آشکارسازی نوع و شکل و اندازه بخصوص عیبها است. بعد از آن که بازرسی تکمیل شد، احتمال معینی وجود دارد که یک قطعه عاری از یک نوع عیب با شکل و اندازه بخصوص باشد. هر قدر این احتمال بالاتر باشد اعتبار روش به کار رفته بیشتر خواهد بود. اما باید این واقعیت را به خاطر داشت که بازرسیهای غیرمخرب برای اغلب قطعات به وسیله انسان انجام می‌گیرد و در اصل دو نفر همیشه نمی‌توانند یک کار تکراری مشابه را بطور دقیق همانند یکدیگر انجام دهند. از این رو باید یک ضریب عدم یقین در برآورد اعتبار بازرسی به حساب آورده شود و ارزش تصمیماتی رد و یا قبول قطعه باید از رویدادهای آماری تخمین زده شود.
نقش بازرسی غیرمخرب این است که با میزان اطمینان معینی ضمانت نماید که در زمان بکارگیری قطعه برای بار طراحی، ترکهایی به اندازه بحرانی شکست در قطعه وجود ندارند. همچنین ممکن است لازم باشد که با اطمینان، عدم وجود ترکهای کوچکتر از حد بحرانی را نیز ضمانت کند. اما رشد ترکهای کوچکتر از حد بحرانی. بویژه در مورد قطعاتی که در معرض بارهای خستگی قرار دارند و یا در محیطهای خورنده کار می‌کنند، اهمیت دارد، بطوریکه این گونه قطعات، قبل از این که شکست ناگهانی در آنها اتفاق بیفتد، به یک حداقل عمر کار مفید برسند. در برخی حالتها، بازرسیهای مرتب و متناوب جهت اطمینان از نرسیدن ترکها به اندازه بحرانی ممکن است ضروری باشد.
بکارگیری ایده‌های مکانیک شکست در طراحی، برای توانایی روشهای مختلف آزمونهای غیرمخرب در آشکارسازی ترکهای کوچک، حد و مرز تعیین می‌کند. اختلاف بین کوچکترین ترک قابل آشکارسازی و اندازه بحرانی آن، میزان ایمنی یک قطعه است.
در هر برنامه خاص بازرسی، تعداد عیوب شناسایی شده (هر چند زیاد)، با تعداد واقعی آنها مطابقت پیدا نمی‌کند، بنابراین احتمال شناسایی یک قطعه سالم و بدون عیبهای با اندازه‌های گوناگون کاهش می‌یابد. اما هنگامی که قطعات بسیار مهم مورد نظر هستند، سعی بر این است تا حد امکان عیبهای بیشتری شناسایی شوند و تمایل به قبول تمام نشانه‌های وجود عیبها زیاد است. زیرا اگر قطعه‌ای در طی بازرسی مردود و غیرقابل مصرف معرفی شود، بهتر از آن است که هنگام استفاده منجر به شکست فاجعه آمیز شود. مسلم است مهندسی که ایده‌های مکانیک شکست را مورد استفاده قرار می‌دهد، علاقه‌مند است که بداند به چه اندازه عیبها را در هنگام بازرسی مورد نظر داشته باشد. انتخاب روش با این بررسی اولیه تعیین می‌شود و تمام پارامترهای دیگر در درجه دوم اهمیت قرار می‌گیرند. برای مثال بازرسی ترکهای مربوط به خستگی قطعات فولادی به روش فراصوتی که نسبتاً
براحتی قابل اجرا است، در مقابل تجزیه و تحلیل به روش جریان گردابی برای آشکارسازی ترکهایی به طول 5/1 میلیمتر، کنار گذاشته می‌شود زیرا احتمال آشکارسازی این ترکها با فراصوتی 50 درصد و با جریان گردابی 80 درصد است.
یکی از فایده‌های بدیهی و روشن به کار بردن صحیح آزمونهای غیرمخرب، شناسایی عیوبی است که اگر بدون تشخیص در قطعه باقی بمانند، موجب شکست فاجعه آمیز قطعه و در نتیجه بروز خسارتهای مالی و جانی فراوان خواهند شد. استفاده از این روشهای آزمون می‌تواند فواید زیادی از این بابت ، در بر داشته باشد.
بکارگیری هر یک از سیستمهای بازرسی متحمل هزینه است، اما اغلب استفاده موثر از روشهای بازرسی مناسب موجب صرفه‌جویی‌های مالی قابل ملاحظه‌ای خواهد شد. نه فقط نوع بازرسی، بلکه مراحل بکارگیری آن نیز مهم است. بکارگیری روشهای آزمون غیرمخرب روی قطعات ریختگی و آهنگری کوچک بعد از آنکه کلیه عملیات ماشینکاری روی آنها انجام گرفت، معمولا بیهوده خواهد بود. در اینگونه موارد باید قبل از انجام عملیات ماشینکاری پرهزینه قطعات بدقت بازرسی شوند و قطعاتی که دارای عیوب غیرقابل قبول هستند، کنار گذاشته شوند. باید توجه داشت کلیه معایبی که در این مرحله تشخیص داده می‌شوند، نمی‌توانند موجب مردود شدن قطعه از نظر بازرسی باشند. ممکن است قطعه‌ای دارای ناپیوستگیها و ترکهای سطحی بسیار ریز باشد که در مراحل ماشینکاری از بین بروند.

آزمایش پرتو نگاری و تفسیر فیلم Radiographic Testing and Film Interpretation

تابش الکترومغناطیسی با طول موجهای بسیار کوتاه، یعنی پرتو ایکس یا پرتو گاما از درون مواد جامد عبور می‌کند اما بخشی از آن، توسط محیط جذب می‌شود. مقدار جذب پرتو در هنگام عبور از ماده به چگالی و ضخامت ماده و همچنین ویژگیهای تابش بستگی دارد. تابش عبوری از درون ماده می‌تواند به وسیله یک فیلم یا کاغذ حساس آشکار شده و روی صفحه فلورسنت مشاهده شود، یا این که توسط دستگاههای حساس الکترونیکی نشان داده شود. اگر بخواهیم دقیقتر بگوییم، عبارت پرتو نگاری به معنی فرایندی است که در نتیجه آن ، تصویری روی فیلم ایجاد شود، بررسی این فیلم را تفسیر می‌گوییم.
بعد از این که فیلم عکس گرفته شده پرتو نگاری ظاهر شد، تصویری سایه روشن با چگالی متفاوت مشاهده می‌شود. قسمتهایی از فیلم که بیشترین مقدار تابش را دریافت کرده‌اند، سیاهتر دیده می‌شوند. همچنانکه پیشتر گفته شد، مقدار تابش جذب شده توسط ماده، تابعی از چگالی و ضخامت آن خواهد بود. همچنین وجود عیوب خاص، مانند حفره‌ها و تخلخل درون ماده، بر مقدار تابش جذب شده تاثیر خواهد گذاشت. بنابراین پرتو نگاری می‌تواند برای آشکار سازی انواع خاصی از عیوب در بازرسی مواد و قطعات به کار رود.
استفاده از پرتو نگاری و فرآینده‌های مربوط به آن باید به شدت کنترل شود، زیرا قرار گرفتن انسان در معرض پرتو می‌تواند منجر به آسیب بافت بدن شود.

بازرسی چشمی: در بیشتر اوقات، اولین مرحله در آزمون یک سازه، بازرسی چشمی است. بازرسی با چشم غیر مسلح فقط عیبهای نسبتاً بزرگی را که به سطح قطعه راه دارند، نمایان خواهد کرد. با به کار بردن یک میکروسکوپ می‌توان کارایی بازرسی چشمی را افزایش داد. مناسبترین نوع میکروسکوپ برای بازرسیهای سطح قطعه، میکروسکوپ استریو است. در این نوع بازرسیها، بزرگنمایی بسیار زیاد ضرورتی ندارد و بیشتر میکروسکوپهای که بدین منظور در دسترس هستند، بزرگنمایی در حدود 5 تا 75 برابر دارند. بازرسی چشمی منحصر به سطح خارجی نمی‌شود. حساسه‌های بازرسی نوری، از هر نوع صلب و انعطاف پذیر، جهت بازرسی سطوح داخلی ساخته شده‌اند. حتی این حساسه‌ها را می‌توان در داخل حفره‌ها، لوله‌ها و کانالها قرار داد
کنترل کیفیت عملیات جوشکاری از زمان تنظیم دستورالعمل تا انتهای کار (شامل مواردی نظیر تجهیزات، الکترود، پرسنل جوشکار و ... ) بعهده بازرسی جوش می‌باشد که در صورت مشاهده ایراد در هر مرحله از کار، با جلوگیری از روند ایجاد کار معیوب، راهکارهای بهبود کیفیت را ارائه می‌کند و تا نتیجه کار، مطلوب و طبق استاندارد درخواستی کارفرما، ایجاد گردد. انواع ترک از عیوبی هستند که در صورت مشاهده باید کاملاً از سطح کار حذف شوند.

آزمایش فراصوتی (Ultrasonic Testing)

در این روش، امواج صوتی با بسامد 5/0 تا 20 مگاهرتز به درون قطعه فرستاده می‌شود. این موج پس از برخورد به سطح مقابل قطعه باز تابیده می‌شود. با توجه به زمان رفت و برگشت این موج،

مهار خوردگی در سیستم های سه فازی چاهها و لوله های گاز

مجتبی حسینی — Sat, 08 Aug 2009 11:17:20 GMT

مهار خوردگی در سیستم های سه فازی چاهها و لوله های گاز

خوردگی یکی از مشکلات عمده در صنایع نفت و گاز به شمار می آید که سالانه مبالغ هنگفتی، به خود اختصاص می دهد. وقفه در تولید، زیان هنگفتی چه از نظر تولید هیدروکربن و چه از نظر هزینه تعمیرات در پی خواهد داشت. بنابراین سلامت تجهیزات در طول عمر مفید آن ها یک مسأله اساسی به نظر می رسد. استفاده از بازدارنده های خوردگی سال هاست که به عنوان یکی از روش های کارآمد در صنایع نفت و گاز به کار گرفته می شود.بازدارنده ماده ای است که به تعداد کم به سیستم افزوده می شود تا واکنش شیمیایی را کند یا متوقف کند.

بازدارنده های مورد استفاده در صنایع نفت و گاز معمولا از نوع تشکیل دهنده لایه سطحی(film former) هستند. این بازدارنده ها با سطح فلز واکنش مستقیم ندارند و با ایجاد لایه محافظی از مواد آلی قطبی برروی سطح فلز، سبب بازدارندگیمی شوند. لایه مولکولی اولیه ممکن است پیوندهای قوی از طریق تبادل بار الکتریکی با سطح برقرار کند و به صورت شیمیایی جذب شود، اما لایه های بعدی از طریق پیوندهای ضعیف فیزیکی جذب لایه اول می شوند. وجود گروه های بلند هیدروکربنی، در مولکول های این بازدارنده یک سد فیزیکی در برابر ذرات خورنده به وجود می آورد. کارکرد دیگر بازدارنده ها، کاهش قابل ملاحظه جریان الکتریکی از طریق افزایش مقاومت اهمی می باشد.

در سال های اخیر استفاده از روش جدید تثبیت pH در سیستم های مختلف گاز مطرح شده است و برای اولین بار در ایران و در پارس جنوبی فاز دو و سه توسط شرکت توتال (TOTAL FINA ELF) مورد استفاده قرار گرفته است. اساس روش تثبیتpH استفاده از گلیکول می باشد. گلیکول به منظور جلوگیری از هیدراته شدن به سیستم افزوده می شود. تثبیت کننده به گلیکول غیراشباع افزوده می شود. این تثبیت کننده می تواند آلی یا معدنی باشد. این مواد مقدار pH را بالا می برند و سبب تشکیل رسوبات محافظ می شوند.افزایش pH در همه نقاط لوله تا یک مقدار موردنظر باعث تشکیل یک لایه محافظ و پایدار کربنات آهن یا سولفید آهن می شود که می توان سطوح داخلی خطوط لوله را در برابر خوردگی محافظت کند. تثبیت کننده در ساحل همراه با گلیکول بازیابی می شود و دوباره به سمت سکو(PLATFORM) فرستاده می شود.بعد از آن مقدار کمی افزودنی برای پایدار کردن سیستم و حصول محافظت کامل کافی است. در این مقاله روش های مختلف پیش گیری و روش جدید تثبیت pH تشریح می شود. یادآور ی می نماید که در تدوین این مقاله آقایان سعید نعمتی (کارشناس برنامه ریزی مجتمع گاز پارس جنوبی)، دکتر سیروس جوادپور و دکتر عباس علی نظربلند (استادان دانشکده مهندس دانشگاه شیراز) مؤلف را یاری کرده اند.

• روش های کنترل خوردگی

خوردگی در صنایع گاز به یکی از روش های زیر کنترل می شود:

• آلیاژهای مقاوم به خوردگی
• بازدارنده های خوردگی
• روش تثبیت
• آلیاژهای مقاوم به خوردگی

استفاده از آلیاژ مقاوم به خوردگی در خطوط لوله به هیچ صورت مقرون به صرفه نمی باشد. علی الخصوص در مورد لوله های طویل و بزرگ که مشکلات جوش و اتصالات نیز وجود دارد. این روش فقط در موارد خاص در خطوط لوله انتقال گاز به کار می رود.برای کنترل خوردگی داخلی خطوط لوله از جنس فولاد کربنی در یک سیستم چند فازی دو روش دیگر را می توان به کار برد.

• بازدارنده های خوردگی

از جمله راه های کاهش خوردگی استفاده از بازدارنده های خوردگی است. بازدارنده ماده ای است که به مقدار کم به سیستم افزوده می شود تا واکنش شیمیایی را کند یا متوقف کند. وقتی یک بازدارنده خوردگی به محیط خورنده اضافه می شود سرعت خوردگی را کاهش می دهد یا به صفر می رساند.اولین بار یک بازدارنده معدنی به آرسنیت سدیم برای بازدارندگی فولادهای کربنی در چاه های نفت مورد استفاده قرار گرفت تا از خوردگی CO2 جلوگیری کند، اما به دلیل پایین بودن بازده، رضایت بخش نبود، در نتیجه سایر بازدارنده ها مورد استفاده قرار گرفتند.در سال های 1945 تا 1950 خواص عالی ترکیبات قطبی با زنجیره های بلند کشف شد. این کشف روند آزمایش های مربوط به بازدارنده های آلی مورد استفاده در چاه ها و لوله های نفت و گاز را دگرگون ساخت.این بازدارنده ها از طریق ایجاد یک لایه محافظ سطحی مانع از نزدیک شدن ذرات خورنده به سطح فلز می شوند. به این نوع بازدارنده ها لایه ساز یا تشکیل دهنده سطحی (filmforming) می گویند که اغلب پایه آمینی دارند.

• خصوصیات بازدارنده های خوردگی

خصوصیاتی از بازدارنده هایی که بر عملکرد و کارآیی آن ها تأثیر می گذارند شامل موارد زیر است:

1-سازگاری با دیگر مواد شیمیایی: از آن جایی که در سیستم های گازی ممکن است دو یا چند ماده شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد، لذا بازدارنده نباید باعث اثرات جانبی بر روی آن ها شود (برای مثال مواد ضد کف و ضد امولسیون به همراه بازدارنده های خوردگی در صنایع گاز به کار رود).
2-کارایی در شرایط تنش برشی بالا: گاهی اوقات خروج از گاز چاه یا خطوط لوله تنش برشی بالایی به وجود می آورد، به همین دلیل مقاومت فیلم محافظ در برابر تنش برشی از اهمیت فراوانی برخوردار است و بایستی مورد بررسی قرار گیرد.
3-پایداری در برابر دما و فشار بالا: محدوده دما و فشار در چاه ها و مخازن گاز و لوله ها بالاست و بازدارنده باید بتواند این دما و فشار را تحمل کند و در این شرایط پایداری و کارایی خود را از دست ندهد.
4-پایداری فیلم محافظ با گذشت زمان: این فاکتور،تعیین کننده روش اعمال بازدارنده و مقدار آن می باشد.
5-تشکیل امولسیون: تشکیل امولسیون یکی از بزرگترین مشکلات بازدارنده های نفت و گاز می باشد. بازدارنده های لایه ساز شامل مولکول های فعال سطحی هستند و تشکیل امولسیون را تشدید می کنند.
6-حلالیت بازدارنده: بیشتر روش های اعمال بازدارنده ها شامل رقیق کردن بازدارنده با یک حلال مناسب آلی یا آبی می باشد.
7-سمیت: به کار بردن بازدارنده ها نباید محیط زیست را دچار آلودگی کند.

روش های اعمال بازدارنده ها:

•روش ناپیوسته
•روش پیوسته
•روش Squeeze
• روش ناپیوسته در مخازن گازی به دو صورت انجام می گیرد:

الف- روش Short Batch: در این روش مواد بازدارنده خوردگی در یک حلال مناسب (آلی یا آبی) حل و با شدت مشخص به داخل لوله مغزی پمپ می شود.محلول بازدارنده در بالای لوله مغزی یک پیستون تشکیل می دهد.
ب-روش Full TubingDisplacement: در این روش چاه بسته می شود و محلول بازدارنده رقیق شده با حلال مناسب تزریق می گردد و معمولا به همراه سیال مناسبی مثل گازوئیل یا گاز نیتروژن جا به جا می شود و به طرف پایین می رود. پایین رفتن ستونی محلول باعث آغشته شدن کل سطح می شود. این روش نسبت به روش قبل کم هزینه تر است.

• روش پیوسته

مهمترین عامل در تعیین و انتخاب روش تزریق نوع تکمیل چاه می باشد. در زیر به چند نوع تکمیل چاه اشاره می شود: الف-Dual Completion: در این نوع تکمیل، دو لوله مغزی به صورت موازی یا متحدالمرکز در چاه رانده می شود که لوله با قطر کمتر به منظور تزریق بازدارنده خوردگی استفاده می شود. سرعت تزریق ماده به گونه ای درنظر گرفته می شود که از بازگشت محلول بازدارنده به سمت بالا جلوگیری شود.
ب-Capillary or Small Bore Tubing: در نوع تکمیل چاه یک لوله با قطر کم به موازات لوله مغزی در فضای بین لوله مغزی و دیواره رانده می شود که تزریق بازدارنده از این مسیر انجام می گیرد.
ج-Side Pocket Mandrel Valve: در این نوع تکمیل فضای بین لوله مغزی و دیواره که annulus نامیده می شود، از بازدارنده پر می شود درحالتی که فشار برروی ستون مایع از فشار لوله مغزی بیشتر شود بازدارنده به داخل لوله مغزی تزریق می گردد. از معایب این روش طولانی بودن زمان ماند بازدارنده در فضای بین دیواره و لوله مغزی می باشد.
د-Low Cost Completion:در این نوع تکمیل فضای بین دیواره و لوله مغزی توسط پمپ سر چاه از بازدارنده پر می شود و از طریق سوراخ های روی لوله مغزی که کمی بالاتر از Packer وجود دارد، محلول به داخل لوله مغزی تزریق می گردد. در این نوع تکمیل، بازدارنده باید از پایداری حرارتی بالایی برخوردار باشد.
هـ-Packerless Completion: در این نوع تکمیل چاه Packer وجود ندارد و در نتیجه فضای حلقوی به لوله چاه ارتباط دارد و تزریق از محل سرچاه به داخل فضای حلقوی و در نهایت در لوله مغزی صورت می گیرد. پایداری حرارتی بازدارنده با توجه به زمان ماند طولانی و مشکلات عملیاتی در پمپ های تزریق از مشکلات این نوع تکمیل می باشد.

روش Squeeze:

در این روش پس از بستن چاه،محلول بازدارنده با فشار از طریق لوله مغزی به درون چها پمپاژ می شود. هدف این است که محلول بازدارنده به درون خلل و فرج سازند نفوذ کند. این روش در چاه های با نوع تکمیل مختلف می تواند استفاده شود. دوره های تزریق بستگی به نوع بازدارنده، طبیعت سازند و سرعت تولید دارد. چاه پس از عملیات تزریق در مدار تولید قرار می گیرد. در ابتدا غلظت بازدارنده در گاز تولیدی زیاد است و در همین فاصله زمانی است که فیلم محافظ روی سطح تشکیل می شود. پس از مدتی غلظت بازدارنده کاهش می یابد بنابراین در ادامه تولید فیلم محافظ تقویت و ترمیم می شود.

روش تثبیتpH

تاریخچه روش تثبیت pH
تکنیک تثبیت pH در دهه هفتاد میلادی از یک مشاهده ساده سرچشمه گرفت. در آن سال ها مشاهده شد که درواحدهای دهیدارته سازی گاز گلیکول را به کار می برند، به ندرت خوردگی چشمگیری مشاهده می شود. علت این امر pH بالای آن واحدها بود. به نحوی که لایه های تشکیل شده سطوح را محافظت می کردند. مطالعات و آزمایش های بعدی نشان دادند که می توان این روش را جایگزین استفاده از بازدارنده های خوردگی کرد. در راستای برنامه های تحقیقاتی، این روش برای اولین بار در سن جورجیو در ایتالیا مورد استفاده قرار گرفت. گاز این میدان شیرین (فاقدH2Sو فقط شامل (CO2 بود. این روش در میدان مذکور با موفقیت روبه رو شد.در دهه هشتاد میلادی این روش در میدان های گاز شیرین به صورت روش مکمل مورد استفاده قرار گرفت. در دهه نود نیاز به پرداختن به این روش به عنوان یک تکنیک دیده می شد. بنابراین در کنفرانس بین المللی انستیو خوردگی موسوم به NACE شرکت های بزرگ نفتی شامل TOTAL FINA, STATOLLت,AGIP BPت,SHELL وELF یک پروژه تحقیقاتی را در انستیو انرژی نروژ(IFE) راه اندازی کردند. اولین فاز این پروژه اثبات کارایی تثبیت pH به عنوان یک روش کنترل خوردگی در خطوط لوله چند فازی گاز شیرین بود. براساس این نتایج و هم چنین آزمایش های مختلف، استفاده از بازدارنده های خوردگی در سیستم های شیرین (فاقد H2S) کاملا منحل اعلام شد. در دهه هشتاد و نود میلادی، شرکت توتال TOTAL ,FINA, ELF تعداد زیادی از میدان ها را در نروژ و هلند با به کاربردن روش تثبیت pH محافظت کرد. روش تثبیت pH امروزه کاملا شناخته شده است و برای سیستم های گاز شیرین که در آن ها گلیکول مصرف می شود، به کار می رود.کاربرد این روش برای سیستم های ترش، نسبتا جدید می باشد. در سال 1998 آزمایش های کیفی انجام شده توسط شرکت توتال در IFE روش تثبیت pH را برای دو خط لوله گاز 105 کیلومتری 32 اینچی دریایی در پارس جنوبی در ایران انتخاب کرد. این خطوط یک سال است که راه اندازی شده اند.

• جنبه های تئوری حفاظت و کنترل

مکانیزم کلی تثبیت pH براساس به کار بردن یک باز قوی به عنوان تثبیت کننده برای افزایش pH در همه نقاط لوله می باشد. رسیدن به این هدف به کمک طیف وسیعی از مواد شیمیایی بازی چه از نوع آلی (MDEA, MBTNa) و چه از نوع معدنی (NaCO3, NaOH, KOH) میسر می شود.این بازها اسیدیته حاصل از گازهای اسیدی را H2S, CO2کاهش می دهند. در نتیجه اسیدیته سیال در اثر تولید آنیون های بی کربنات و بی سولفید کاهش می یابد. در اثر افزایش مقدار بی کربنات و بی سولفید، محصولات خوردگی در pH موردنظر بر روی سطح فلز شکلمی گیرند و یک حفاظت پایدار در برابر ذرات خورنده به وجود می آورند.

• فاکتورهای کلیدی محافظت در سیستم های شیرین

اولین تحقیقات در مورد کارایی این روش بر روی سیستم های شیرین انجام گرفت.هدف این برنامه بررسی کارایی انواع تثبیت کننده های آلی و معدنی شامل اندازه گیری خوردگی در حلقه جریان (Flow Loop) و سلول شیشه ای (glass cell) و هم چنین بررسی دقیق خصوصیات لایه های خوردگی تشکیل شده برروی سطح فلز بود. زیرا این لایه ها فاکتورهای کلیدی در مهار خوردگی هستند. نتایج این تحقیقات در زیر آمده است.
-کارایی روش تثبیت pH بستگی به محافظت لایه های محصولات خوردگی دارد.
-در شرایط شیرین لایه محصول خوردگی کربنات آهن می باشد. مقدار محافظت این لایه و زمان لازم برای دستیابی به محافظت کامل، به دو پارامتر زیر بستگی دارد:

# pH محل موردنظر (بستگی به فشار جزیی CO2 وغلظت تثبیت کننده دارد)
#دما: سریع ترین تشکیل لایه محافظ در بالاترین دما صورت می گیرد و طولانی ترین زمان برای تشکیل لایه محافظ در دمای کمتر از 40 درجه سانتی گرادمی باشد.
-دیگر پارامترها، مثل شرایط اولیه سطح فلز و مقدار آهن حل شده در سیال به عنوان فاکتورهای ثانویه معرفی شده اند. و برسینتیک تشکیل لایه ها اثر گذارند.
-pH محل برابر با 6.5 محافظت را در شرایط شیرین به طور کامل تضمینمی کند.
-تثبیت کننده های آلی و معدنی کارایی یکسانی را از نقطه نظر خوردگی ایجادمی کنند هر دو آنیون های بی کربنات و کربنات می سازند و انتخاب آن ها براساس شرایط محیطی، در دسترس بودن و ایمنی می باشد.

فاکتورهای کلیدی محافظت در سیستم های ترش :

اساس روش تثبیت pH در محیط های حاوی H2S (محیط های ترش) مشابه با محیط های شیرین (فاقد(H2S می باشد. اما تفاوت های اساسی زیر را باید درنظر گرفت:

-در محیط های ترش هم مشابه محیط های شیرین تشکیل لایه محافظ محصولات خوردگی اساس محافظت می باشد.
-به دلیل حلالیت بسیار کم سولفید آهن، در مقایسه با کربنات آهن، (هزار برابر کمتر) لایه سولفید آهن محافظت بهتری نسبت به کربنات آهن دارد و به محض این که مقادیر H2S به میزان لازم برسد، لایه سولفید آهن تشکیل می شود. سولفید آهن بسته به pH و دما، در انواع شکل های کریستالی (مکنویت، پیروتیت و پیریت) تشکیل می شود. این سولفید ها در pH مشخص، قابلیت حفاظت مختلفی دارند.
-با توجه به تأثیر دما کمترین محافظت در محدوده 60 تا 70 درجه سانتی گراد وجود دارد. در این دما و در pHهای کم، تمایل به حفره دار شدن در فولاد دیده می شود بنابراین کنترل pH در این دما حیاتی است. در pH برابر با 60 تا 70 درجه سانتی گراد (بحرانی ترین دما) هیچ تمایلی به خوردگی دیده نمی شد و لایه های سولفید آهن هم بیشترین حفاظت را در همین pH داشتند.
-همان طور که انتظار می رود، سرعت جریان سیال تأثیری بر کیفیت محافظت در کل طول لوله ندارد.

• پایش خوردگی در روش تثبیت pH

پایش خوردگی (CorrosionMonitoring) از طریق بررسی مداوم pH صورت می گیرد. مقدار pH نباید کمتر از حد موردنظر باشد. در صورت مناسب بودن مقدار pH می توان از محافظت در کل خط لوله اطمینان حاصل کرد. با استفاده از پروب pH می توان مقدار pH را بررسی کرد. این راه حل فوق العاده است. زیرا پایش به صورت اتوماتیک انجام می گیرد. اما کاربرد این پروپ ها در سیستم های ترش توصیه نمی شود. بنابراین شرکت توتالpH محیط را از طریق بررسی آب گلیکول دار در شرایط آزمایشگاهی (فشار bar 1 گاز CO2 ) ارزیابی می کند.
pH مخلوط MEG و آب از طریق معادله زیر محاسبه می شود.
pH=K+Log[pHstab]-Log(p*%CO2+%H2S)
K ثابت جدایش است که به مقدار گلیکول بستگی دارد.
P فشار کل گاز
[pHstab] غلظت تثبت کننده با واحد مول بر لیتر در اندازه گیری در شرایط آزمایشگاهی مذکور معادله به این صورت تغییر می کند.
pH=(1bar CO2)=K+Log(pHstab)
سپس مقادیر به دست آمده در آزمایشگاه از طریق معادله زیر به pH محیط تبدیل می شود.
pH=(1bar CO2)-Log(P*(%CO2+%H2S)
هم چنین پایش خوردگی با استفاده از کوپن ها و پروب های الکتریکی در موقعیت ساعت شش در ورودی و خروجی خطوط انجام می گیرد.

• نتیجه گیری

روش تزریق بازدارنده به عنوان یکی از روش های کنترل خوردگی از دیرباز در صنایع گاز مورد استفاده قرار می گرفته است. در زیر به مقایسه این روش با روش تثبیت pH می پردازیم:

•در شرایطی که MEG در سیستم به کار نمی رود و مشکلات هیدارته شدن وجود ندارد، استفاده از یک تثبیت کننده pH و بازیابی آن در انتهای خط لوله مقرون به صرف نمی باشد.
•اطمینان از محافظت خط لوله در روش تثبت pH نسبت به تزریق بازدارنده بیشتر است، زیرا مقدار pH در کل خط لوله در حد تشکیل محصولات خوردگی می باشد.
•در مواردی که چاه های گاز دریایی هستند، تزریق بازدارنده برروی سکو نیازمند افرادی برای تعمیر و نگه داری پمپ های تزریق می باشد. در صورتی که در روش تثبیت pH سکو بدون سکنه رها می شود و عملیات از ساحل کنترل می شود.
•در روش تثبیت pH در تجهیزات بازیابیMEG، مقادیر زیادی نمک و رسوب کربناتی به وجود می آید که بایستی با استفاده از مواد ضد رسوب در این تجهیزات آنها را کنترل کرد.
•کنترل منظم pH در خطوط لوله و بررسی مقادیر گازهای اسیدی، در روش تثبیت pH ضروری است در حالی که در تزریق بازدارنده نیازی به این کار نیست.
•ایجاد کف، تشکیل امولسیون و تجزیه حرارتی بازدارنده ها و بررسی کنترل کیفیت آن ها، قسمت عمده فعالیت های آزمایشگاه های هر میدان است که در روش تثبیت pH به طور کامل حذف می شود. انتخاب یک روش مناسب کنترل خوردگی، بستگی به شرایط محیطی و نکات مذکور دارد و با توجه به آزمایش های مختلف انجاممی گیرد.

مقایسه پوششهای رنگ و گالوانیزه گرم از جنبه اقتصادی

مجتبی حسینی — Tue, 09 Jun 2009 23:02:56 GMT

مقایسه پوششهای رنگ و گالوانیزه گرم از جنبه اقتصادی

مقدمه
سالهاست که مباحثاتی در ارتباط با برتری نسبی سیستم گالولنیزه گرم و رنگ ( خصوصا " رنگهای غنی از روی ) مطرح است . اطلاعاتی که تولید کنندگان هر یک از این سیستم ارائه می کنند باعث سردرگمی مصرف کنندگان می گردد . این موضوع کاملا" روشن است که هر یک از این سیستمهای پوششی دارای مزایا و محدودیتهای مخصوص به خود می باشند که در بسیاری از شرایط باعث ترجیح یکی بر دیگری می گردد .

اما در بسیاری شرایط دیگر امکان استفاده از هر دو سیستم وجود دارد و انتخاب را مشکل می کند . در این مواقع باید روشی مناسب جهت بررسی و مقایسه وجود داشته باشد که بتواند در انتخاب سیستم مناسب راهنمایی قابل اعتماد باشد .
یکی از فاکتورهای مهم در انتخاب یک سیستم ، هزینه می باشد . اهمیت فاکتور هزینه تا حدیست که اغلب به تنهایی بر پارامترهای دیگر غالب و باعث گزینش یک سیستم بر دیگر سیستمها می گردد . به همین منظور در این مقاله سعی شده تا مختصری در ارتباط با مقایسه دو سیستم رنگ و گالوانیزه گرم از نظر اقتصادی پرداخته شود .

تعیین معیار اقتصادی
یک معیار مهم جهت مقایسه و انتخاب روش مطلوب از بین روشهایی که همگی خواسته های ما را از سطح برآورده می کنند ، بررسی اقتصادی و تعیین هزینه می باشد . بطور کلی تحلیل اقتصادی به منظور تصمیم گیری جز جدایی ناپذیر طرح های مهندسی می باشد و هنگامی که تولید مقدار ثابتی از محصولات یا خدمات مورد نظر باشد ، معیار مناسب در این حالت ، حداقل رسانیدن هزینه است[1].
هزینه باید بعنوان وزنه ای در برابر کیفیت مورد نیاز در عملیات سطحی به تعادل برسد . یک عملیات سطحی با هزینه پایین که به خواص مطلوب نرسد بعنوان یک هزینه هدر رفته محسوب می شود [2] از طرفی آنالیز اقتصادی نباید تنها بر پایه هزینه عملیات صورت گیرد . هنگامی که مقایسه ای بین روشهای مختلف عملیات سطحی صورت می گیرد ، میزان هزینه نسبت به طول عمر اهمیت می یابد [3] .
هزینه بازای طول عمر سیستمهای پوششی شامل کلیه هزینه ها در طول مدت سرویس دهی پوشش می باشد . این هزینه ها معمولا" شامل هزینه عملیات اولیه ، ترمیم ، نگهداری ، پوشش مجدد و فاکتورهای اقتصادی دیگر می گردد . این هزینه برای یک بازه زمانی مشخص از طریق فرمول زیر بدست می آید [4] :

نرخ تورم : i
طول عمر پروژه : n
نرخ بهره :r
هر چه مقدار نرخ بهره بیشتر باشد ، هزینه اولیه کمتر، بیشتر مورد توجه قرار می گیرد . اما نرخ تورم بالا باعث می گردد که هزینه های نگهداری بعدی افزایش نسبی پیدا کنند . هزینه نگهداری پوشش ها در کارگا ه معمولا" بین 3 تا 10 برابر هزینه اولیه می باشد . این اختلاف زیاد بدلیل تاثیر پارامترهای متنوع می باشد . هزینه نگهداری می تواند شامل موارد ذیل گردد :
- هزینه جابجایی و حمل و نقل تجهیزات و نفرات
- هزینه ایجاد دسترسی ( مانند داربست بندی و ... )
- هزینه مواد
- هزینه خدمات
- هزینه مدیریت محیطی (مانند کنترل آلودگی، محیط زیست و ...)
- هزینه نفرات
- هزینه ناشی از توقف تولید
علاوه بر موارد مطرح شده، هنگام استفاده از تکنیک هزینه طول عمر ، تعیین میزان قابلیت اعتماد کارآیی پوشش بسیار مهم است چرا که زوال زودرس پوشش می تواند با کاهش طول عمر پیش بینی شده و افزایش فرآیندهای تعمیری و ترمیمی میزان هزینه را بمقدار بسیار زیادی تغییر دهد .

تعیین قابلیت اعتماد پوشش
در سیستمهای پوششی دو نوع از کارافتادگی وجود دارد ، یکی قابل پیش بینی و دیگری غیرقابل پیش بینی . تمامی پوشش ها بگونه ای طراحی می شوند که یک سطح مشخص از کارآیی در محیط مورد نظر را ایجاد نمایند . در صورتیکه پیش از موعد مورد نظر پوشش دچار زوال گردد ، یک مشکل در ارتباط با انتخاب و یا اعمال پوشش وجود داشته است . برای بدست آوردن معیاری در این ارتباط می توان از روشهای آماری استفاده نمود . این کار ابتدا توسط دکتر J.F.H. VAN EIJNSBERGER در هلند انجام گرفت و منجر به تعریف فاکتور اعتماد برای سیستمهای پوشش گردید . در این روش ابتدا برای هر یک از متغیرهای موجود در سیستم یک فاکتور اهمیت نسبی (IR) تعریف می شود که این فاکتور لگاریتمی بوده و میزان اهمیت آن متغیر را در کارآیی سیستم پوشش تعیین می کند . فاکتور اهمیت نسبی را می توان برای متغیرهایی مانند شرایط سطحی آب و هوا ، حضور نمکهای محلول ، آماده سازی سطح و امثال آن تعیین نمود ( بیش از 100 فاکتور را می توان در سیستمهای پوششی مشخص کرد ) . مقادیری که می توان برای فاکتور اهمیت نسبی تعیین کرد در جدول 1 آورده شده است .
میزان اهمیت فاکتور بسیار بالا و یا غالب نسبت به سایر پارامترها 8 بالا و یا غالب نسبت به سایر پارامترها
4 قابل ملاحظه نسبت به سایر پارامترها 2 برابر با مقدار سایر پارامترها 1 مقادیر کمتری در قیاس با سایر پارامترها 0.25 غیر قابل ملاحظه در قیاس با سایر پارامترها
0.125

از حاصل جمع مقادیر تمامی فاکتورهای اهمیت نسبی ، فاکتور قابلیت اعتماد کلی (FT) بدست می آید . هر چه مقدار FT کمتر باشد قابلیت اعتماد پوشش بیشتر خواهد بود . برای ملموس تر شدن نتیجه می توان از درجه قابلیت اعتماد (RT) استفاده نمود که مقدار آن از رابطه RT = 100/FT بدست می آید . هر چه مقدار RT بیشتر باشد پوشش تولید شده نسبت به دیگر پوشش ها از قابلیت اعتماد بالاتری برخوردار است .

مقایسه قابلیت اعتماد رنگ و گالوانیزه
از میان پارامترهای موجود در سیستمهای پوشش ، 6 پارامتر زیر بعنوان پارامترهای اساسی مطرح می باشند .
1- سطح و شکل سازه
2- آماده سازی سطح سازه
3- پوشش و یا سیستم پوششی
4- اعمال سیستم پوششی
5- فاصله زمانی اعمال پوشش تا قابل استفاده شدن ان
6- طول زمان سرویس دهی
هر کدام از این پارامترها شامل دسته ای از متغیرها هستند که در تعیین قابلیت اعتماد یک سیستم پوشش نقش مهمی ایفا می کنند . پوششهای اعمال شده در کارخانه همواره قابلیت اعتماد بیشتری نسبت به پوششهای اعمال شده در محل از خود نشان می دهند . این موضوع بدلیل عدم وجود کنترل دقیق (مشابه کنترل موجود در کارخانه ) در فعالیتهای محلی می باشد .
پارامتر گالواننیزه رنگ 1 4 شرایط سطحی 8 8 آماده سازی سطح 0.125 8 رطوبت / نقطه شبنم 1 8 ترکیب پوشش 0.25 4 مهارت اعمال کننده 0.125 1 شرایط پخت 1 8 جابجایی / حمل ونقل 10.5 41 قابلیت اعتماد کلی (FT)
9.5 2.44 درجه اعتماد (RT)

این موضوع نشان می دهد که پوششهای گالوانیزه گرم اغلب 400% قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به رنگ دارند . وابستگی پوششهای گالولنیزه به متغیرهای روش اعمال بسیار کمتر از رنگ است .
با در نظر گرفتن کلیه موارد فوق میتوان نتیجه گرفت که پوششهای گالوانیزه با توجه به عمر بالا و قابلیت اعتماد بیشتر که منتج به عدم نیاز به عملیات تعمیرات و نگهداری خاص میگردد، از جنبه اقتصادی بسیار باصرفه تر خواهند بود. جدول 3 مقایسه ایست بین سیستم گالوانیزه و چند سیستم رنگی متداول برای طول سرویس دهی 30 ساله در اتمسفر نیمه صنعتی که بخوبی برتری اقتصادی سیستم گالوانیزه را نشان میدهد[5].

مقایسه اقتصادی گالوانیزه و رنگ

طول عمر به سال سیستم پوشش 0 5 10 15 20 25 30 NPV Hot Dip galvanizing 1.67 1.67 Inorganic Zink Primer/ high Build Epoxy 1.99 0.31
Touch Up 0.41
Maint. Repaint 2.71 Inorganic Zink Primer/ Waterborne Acrylic 1.89 0.33
Touch Up 0.46
Maint. Repaint 3.24 Inorganic Zink Primer/ High Build Epoxy/ Acrylic Urethane 2.62 0.34
Touch Up 0.43
Maint. Repaint 3.39 Latex/Latex/Latex 1.95 0.47
Touch Up 0.74
Maint.
Repaint 0.19
Touch Up 0.20
Maint. Repaint 4.71
‏
نتیجه گیری:
1- یکی از مهمترین معیارها در انتخاب سیستم پوشش مناسب معیار هزینه است که با توجه به اهداف طولانی مدت مورد نظر از سیستم پوشش، این معیار باید طول عمر مفید پوشش را نیز در بر گیرد. بدین منظور باید در آنالیزها از معیار هزینه بازای طول عمر استفاده گردد.
2- پوششهای گالوانیزه با توجه به عمر بالا و حجم بسیار کمتر عملیات تعمیرات و نگهداری حین سرویس دهی دارای هزینه طول عمر کمتری نسبت به رنگها میباشند. این موضوع در کشور ایران با توجه به بالا بودن نرخ تورم بارز تر است.
3- با توجه به اینکه معیار هزینه بازای طول عمر بر اساس طول عمر مشخص محاسبه میگردد، زوال زود رس پوشش میتواند تغییرات فاحشی در این هزینه بوجود آورد. لذا علاوه بر فاکتور فوق باید در آنالیزها ضریب قابلیت اعتماد نیز گنجانده شود.
4- پوششهای گالوانیزه گرم بدلیل وابستگی کمتر به متغیرهای روش اعمال، اغلب 400% قابلیت اعتماد بیشتری نسبت به رنگ دارند. این موضوع امکان افزایش هزینه طول عمر محاسبه شده را بسیار کاهش میدهد.
5- با در نظر گرفتن کلیه موارد مطرح شده میتوان نتیجه گرفت که پوشش گالوانیزه گرم از جنبه اقتصادی بسیار با صرفه تر از سیستم های رنگ خواهد بود. بنابراین در مواقعی که امکان استفاده از هر دو سیستم وجود دارد، گالوانیزه گرم ترجیح داده میشود.

طراحی سیستم های آلی ضد خوردگی

مجتبی حسینی — Tue, 09 Jun 2009 23:01:37 GMT

طراحی سیستم های آلی ضد خوردگی

یک پوشش مقاوم در برابر خوردگی، اساساً بایستی در برابر اتمسفر خورنده مقاومت کرده و از رسیدن آن به سطح سازه جلوگیری کند. طراحی یک پوشش ضد خوردگی موثر و مناسب ، کار پیچیده ایست که نیازمند علم وسیعی از جمله اصول خوردگی و ترکیب شیمیایی ساخت و تشکیل فیلم پوشش ضد خوردگی می باشد.

معمولاً حفاظت از اجسام در برابر خوردگی، توسط پوششهای آلی انجام می شود. این پوششها با توجه به فاکتور های مشخص از جمله خود سازه، جنس سازه، طول عمر سازه، شرایط فرآیندی و سرویس ، شرایط جوی و غیره متغیر می باشند و تفاوت آنها می تواند در نوع رزین، پیگمنت، ضخامت لایه ها، تعداد لایه ها و... باشد. حال با توجه به مسائل فوق در طراحی یک سیستم ضد خوردگی ، موارد فراوانی بایستی مد نظر قرار گیرد.

سیستم رنگ : به تعدادی از لایه های رنگ که هر کدام نقش مشخص در محافظت از سطح فلز جسم را دارند، گویند. سیستم رنگ از بخشهای ذیل تشکیل می شود .
1- آستری Primer
2- میانه Intermediate
3- رویه Top Coat Finishnt
- آستری ها :
آستر یک اصطلاح عمومی است که به همه رنگهای ضد خوردگی اتلاق می شود و یکی از مهمترین اجزاء یک سیستم رنگ می باشد. اهداف اولیه یک رنگ آستری به شرح ذیل می باشد :

1- چسبندگی (اتصال قوی به جسم)
2- پیوستگی یا چسبندگی (بسیار قوی داخلی)
3- خنثی بودن (مقاومت بالا در برابر خوردگی و مواد شیمیایی)
4- چسبندگی بین لایه ای (چسبندگی قوی به لایه میانی)
5- انعطاف پذیری مناسب
از آنجا که رنگ آستری، پایه ای برای لایه های دیگر سیستم رنگ محسوب می شود، بایستی چسبندگی خوبی به روی سطح جسم داشته باشد. اگر سیستم رنگ از نوع بازدارنده باشد، رنگ آستری بایستی دارای پیگمنت های بازدارنده بوده تا بتواند با غیر فعال کردن سطح ، میل فلز را نسبت به خوردگی کاهش دهد تا چسبندگی آن بر جسم افزایش یابد. به علاوه این آستری بایستی با رطوبت و الکترولیت ورودی از سطح سیستم واکنش دهد تا بتواند بصورت کاتدی از فلز محافظت کند. این دسته رنگها دارای دانسیته یا جرم حجمی بالا می باشد و علت سنگینی آنها، وجود پیگمنت های فلزی است. این رنگها دارای براقیت پایین هستند و دانه بندی و گرایند این رنگها بالاست تا بتواند سطحی زبر جهت چسبندگی خوب لایه میانی به وجود آورد.

- رنگهای میانه :
لایه دوم سیستم رنگ می باشد که معمولاً با ضخامت بالا اعمال می شود. ضخامت بالای آن کمک می کند تا از نفوذ آب یا هر عامل خورنده دیگر جلوگیری کند. اهداف مورد نظر که بایستی رنگ میانه، آنها را برآورده سازد به شرح زیر است :

- ضخامت بالا
- مقاومت بالای شیمیایی
- مقاومت در برابر انتقال رطوبت یا بخار آب
- افزایش مقاومت الکتریکی رنگ
- چسبندگی خوب به رنگ آستری و رنگ رویه
این رنگها نیمه مات بوده و دارای دانسیته پایین تر ، دانه بندی یا گرایند پایین تر و مقدار رزین بیشتر نسبت به آستریها می باشند.

- رنگهای رویه :
آخرین لایه رنگ در یک سیستم رنگ آمیزی می باشد و اهداف عمل آنها به شرح زیر است :

1- به عنوان یک لایه مقاوم و سیلر برای سیستم رنگ
2- لایه مقاوم اولیه در برابر محیط
3- مقاومت در برابر مواد شیمیایی، آب و شرایط جوی
4- ایجاد سطح سخت و مقاوم در برابر سایش و ضربه
5- به وجود آمدن ظاهر خوب و زیبا
رنگهای رویه دارای دانسیته پایین، نیمه براق یا براق هستند، دارای میزان کمتری دانه بندی در انواع رنگها می باشند تا سطح صاف و صیقلی ایجاد کنند. مقاوم در برابر اشعه UV آفتاب، تغییر رنگ و شرایط نامساعد جوی می باشند.

فاکتور های موثر در طراحی یک سیستم آلی ضد خوردگی :
- شرایط آب و هوای منطقه ؛ که در بر گیرنده وضعیت منطقه از نظر رطوبت، گرما و سرما، آلودگی شیمیایی می باشد.
- جنس سازه یا جسم مورد نظر ؛ جنس و آلیاژ سازه جهت طراحی سیستم رنگ بسیار مهم بوده و تاثیر بسزایی در نوع رنگ اعمالی بر روی آن ، به خصوص رنگ آستری را دارا می باشد.
- موقعیت سازه در منطقه ؛ محل قرار گرفتن سازه، تماس با آب شور، شناور یا غرق در آب بودن ، برای مثال پوشش داخل مخازنی که حاوی مواد شیمیایی، حلال ها، آب شور، آب شرب یا نفت خام می باشد، چه از نظر نوع رنگ یا تعداد لایه ها، ضخامت هر لایه، نحوه آماده سازی و کیفیت آماده سازی و غیره.
- شرایط عملیاتی یا Service؛ این شرایط در طراحی سیستم ضد خوردگی برای هر سازه بسیار حائز اهمیت است. از آن جمله می توان به بالا یا پایین بودن دما، نوسان دما، نوع مواد در تماس با سازه، احتمال وجود صدمات مکانیکی از جمله ضربه و سایش بر روی سازه و بسیاری از فاکتورهای دیگر اشاره کرد.

اطلاعاتیکه پس از طراحی سیستم رنگ بایستی به همراه آن ارائه شوند.
1- تعداد لایه های رنگ، شماره های رنگ مربوط به کمپانی مورد نظر، ضخامتهای خشک و تر مورد نظر، دانسیته رنگ در صورت دو جزئی یا سه جزئی بودن رنگ، زمان خشک شدن سطحی و عمقی تینر مربوط به هر رنگ، زمان مورد نظر بین لایه های رنگ و ...
2- حداقل درجه آماده سازی سطح مورد نظر بر حسب معیار استاندارد مشخص مانند NACE.SSPC . ISO و غیره، ساینده مورد نیاز و سایز ساینده، فشار مورد نظر جهت عمل آماده سازی سطح، در صورتی که آماده سازی، بلاستینگ باشد.
3- دستورالعمل آماده کردن رنگ جهت اعمال، از جمله نسبت اختلاط درصد تینر، میکس و همزن.
4- روشهای پیشنهادی جهت اعمال رنگ، نوع پاشش، دستگاه مورد نظر جهت پاشش رنگ، فشار ورودی، فشار مورد نظر در دهانه نازل، نوع نازل پاشش و...
5- خصوصیات رنگ مربوطه و یا سایر نکات لازم
6- پیشگیری های مربوط به ایمنی، خطر در حین آماده سازی سطح، ابزار، تجهیزات، فشار، مواد و گرد و غبار و ....
7- خطر حریق احتمالی ناشی از رنگ و حلالها
8- تجهیزات محافظتی افراد

دیدگاه کلی بر شیمی تجزیه

مجتبی حسینی — Tue, 09 Jun 2009 22:59:37 GMT

دیدگاه کلی بر شیمی تجزیه

مقدمه

شیمی تجزیه نقش حیاتی را در توسعه علوم مختلف به عهده دارد، لذا ابداع فنون جدید تجزیه و بسط و تکامل روشهای تجزیه شیمیایی موجود ، آنقدر سریع و گسترده است که اندکی درنگ در تعقیب رویدادهای تازه سبب بوجود آمدن فاصله‌های بسیار زیاد علمی خواهد شد. نقش این فنون در فعالیتهای تولیدی روز به روز گسترده‌تر و پردامنه‌تر می‌گردد. امروزه ، کنترل کیفیت محصولات صنعتی و غیر صنعتی ، جایگاه ویژه‌ای دارد که اساس این کنترل کیفیت را تجزیه‌های شیمیایی انجام شده به کمک روشهای مختلف تجزیه‌ای تشکیل می‌دهد.

سیر تحولی و رشد

اصولا توسعه و تغییر پایدار در فنون و روشهای تجزیه وجود دارد. طراحی دستگاه بهتر و فهم کامل مکانیسم فرآیندهای تجزیه‌ای ، موجب بهبود پایدار حساسیت ، دقت و صحت روشهای تجزیه‌ای می‌شوند. چنین تغییراتی به انجام تجزیه‌های اقتصادی‌تر کمک می‌کند که غالبا به حذف مراحل جداسازی وقت گیر ، منجر می‌شوند. باید توجه داشت که اگر چه روشهای جدید تیتراسیونکریوسکوپی ، Pressuremetriz ، روشهای اکسیداسیون _ احیایی و استفاده از الکترود حساس فلوئورید ابداع شده‌اند، هنوز از روشهای تجزیه وزنی و تجزیه جسمی (راسب کردن ، تیتراسیون و استخراج بوسیله حلال) برای آزمایشهای عادی استفاده می‌شود.

به هر حال در چند دهه اخیر ، تکنیکهای سریعتر و دقیق‌ترِی بوجود آمده‌اند. در میان این روشها می‌توان به اسپکتروسکوپی ماده قرمز ، ماورای بنفش و اشعه X اشاره کرد که از آنها برای تشخیص و تعیین مقدار یک عنصر فلزی با استفاده از خطوط طیفی جذبی یا نشری استفاده می‌گردد. سایر روشها عبارتند از:

مانند

کالریمتری (رنگ سنجی) که به توسط آن یک ماده در محلول بوسیله شدت رنگ آن تعیین می‌شود.
انواع کروماتوگرافی که به توسط آنها اجزای یک مخلوط گازی بوسیله آن از درون ستونی از مواد متخلل یا از روی لایه‌های نازک جامدات پودری تعیین می‌گردند.
تفکیکی محلولها در ستونهای تبادل یونی
آنالیز عنصر ردیاب رادیواکتیو.
ضمنا میکروسکوپی الکترونی و اپتیکی ، اسپکترومتری جرمی ، میکروآنالیز ، طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) و رزونانس چهار قطبی هسته نیز در همین بخش طبقه بندی می‌شوند.

خودکارسازی روشهای تجزیه‌ای در برخی موارد با استفاده از رباتهای آزمایشگاهی ، اهمیت روزافزونی پیدا کرده است. چنین شیوه‌ای ، انجام یکسری تجزیه‌ها را با سرعت ، کارایی و دقت بهتر امکانپذیر می‌سازد. میکروکامپیوترها با قابلیت شگفت‌انگیز نگهداری داده‌ها و بسته‌های نرم افزار گرافیکی بطور قابل ملاحظه‌ای موجبات جمع آوری ، نگهداری ، پردازش ، تقوبت و تفسیر داده‌های تجزیه‌ای را فراهم می‌آورند.

انواع تجزیه

وقتی آزمایش به شناسایی یک یا چند چیز جز از یک نمونه (شناسایی مواد) محدود می‌گردد، تجزیه کیفی نامیده می‌شود، در حالی که اگر آزمایش به تعیین مقدار یک گونه خاص موجود در نمونه (تعیین درصد ترکیب در مخلوطها یا اجزای ساختمانی یک ماده خالص) محدود گردد، تجزیه کمی نامیده می‌شود. گاهی کسب اطلاعاتی در زمینه آرایش فضایی اتمها در یک مولکول یا ترکیب بلورین ضروری است، یا تاکید حضور یا موقعیت برخی گروههای عامل آلی در یک ترکیب مورد تقاضا است، چنین آزمایشهایی تحت عنوان تجزیه ساختمانی نامیده می‌شوند و ممکن است با جزئیاتی بیش از یک تجزیه ساده مورد توجه قرار گیرند.
ماهیت روشهای تجزیه‌ای

روشهای تجزیه‌ای معمولا به دو دسته کلاسیک و دستگاهی طبقه بندی می‌شوند. روشهای کلاسیک شامل روشهای شیمیایی مرطوب ، نظیر وزن سنجی و عیار سنجی است. در واقع تفاوت اساسی بین روشهای دو دسته وجود ندارد. همه آنها مشتمل بر وابستگی یک اندازه گیری فیزیکی به غلظت آنالیت می‌باشند. در حقیقت روشهای تجزیه‌ای محدودی وجود دارند که صرفا دستگاهی‌اند و یا بیشتر آنها متضمن مراحل شیمیایی متعددی قبل از انجام اندازه گیری دستگاهی هستند.
کاربردهای شیمی تجزیه:

کنترل کیفیت محصول

بیشتر صنایع تولیدی نیازمند به تولید با کیفیت یکنواخت هستند. برای کسب اطمینان از برآورده شدن این نیازمندی مواد اولیه و همچنین محصول نهایی تولید ، مورد تجزیه‌های شیمیایی وسیعی قرار می‌گیرند.
نمایش و کنترل آلوده کننده‌ها

فلزات سنگین پسمانده‌های صنعتی و حشره کشهای آلی کلردار ، دو مشکل کاملا شناخته شده مربوط به ایجاد آلودگی هستند. به منظور ارزیابی چگونگی توزیع و عیار یک آلوده کننده در محیط ، به یک روش تجزیه‌ای حساس و صحیح نیاز است و در کنترل پسابهای صنعتی ، تجزیه شیمیایی روزمره حائز اهمیت است.
مطالعات پزشکی و بالینی

عیار عناصر و ترکیبات مختلف در مایعات بدن ، شاخصهای مهمی از بی نظمی‌های فیزیولوژیکی می‌باشند. محتوی قند بالا در ادرار که نشانه‌ای از یک حالت دیابتی است و وجود سرب در خون ، از شناخته‌ترین مثالها در این زمینه می‌باشد.
عیارگیری

از دیدگاه تجارتی در برخورد با مواد خام نظیر سنگهای معدنی ، ارزش سنگ معدن ، از روی فلز موجود در آن تعیین می‌شود. این موضوع ، مواد با عیار بالا را نیز غالبا شامل می‌شود. بطوری که حتی تفاوت کم در غلظت می‌تواند از نظر تجاری تاثیر قابل ملاحظه‌ای داشته باشد. بنابراین یک روش تجزیه‌ای قابل اعتماد و صحیح از اهمیت اساسی برخوردار است.
آینده شیمی تجزیه

بروز مشکلات تجزیه‌ای در شکلهای جدیدش ادامه دارد. میزان تقاضای مربوط به انجام تجزیه در ابعاد وسیع توسط بسترهای دستگاهی بطور مداوم در حال افزایش است. کاوشهای فضایی ، نمونه‌های گمانه زنی و مطالعات اعماق دریاها مثالهایی از نیازهای قابل طرح می‌باشند. در دیگر زمینه‌ها نظیر مطالعات محیطی و بالینی ، فرم شیمیایی و دقیق یک عنصر در یک نمونه و نه غلظت کلی آن ، اهمیت فزاینده‌ای پیدا کرده است. دو مثال کاملا شناخته شده در این زمینه ، میزان سمیت بسیار زیاد ترکیبات آلی جیوه و سرب در مقایسه با ترکیبات مشابه معدنی است.