پایان نامه اعمال پوشش نانوکامپوزیتی مقاوم، بر روی خطوط لوله انتقال گاز استان مازندران جهت جلوگیری از خوردگی

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه اعمال پوشش نانوکامپوزیتی مقاوم، بر روی خطوط لوله انتقال گاز استان مازندران جهت جلوگیری از خوردگی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:116

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد
رشته مهندسی شیمی

فهرست مطالب:

1-1-    خوردگی    3
1-1-1-    مقدمه ای بر خوردگی    3
1-1-2-    تعریف خوردگی    4
1-1-3-    اهمیت پدیدهی خوردگی (بررسی کلی)    4
1-1-4-    آسیب‌شناسی صنعت از دیدگاه خوردگی    6
1-2-    ویژگی آب و هوایی و اقلیمی استان    7
1-2-1-    آب و هوا    7
1-2-2-    توده هواهای موثر بر آب و هوای مازندران    8
1-2-3-    طبقه بندی اقلیمی استان    9
1-2-4-    ضرورت انجام پروژه در استان مازندران    10
1-3-    انواع موقعیت های مکانی خطوط انتقال گاز    11
1-3-1-    اتمسفر    11
1-3-2-    غوطه ور    11
1-3-3-    زیر زمین (مدفون)    12
1-4-    پوششها    13
1-4-1-    انتخاب مواد مناسب    14
1-4-2-    طراحی مناسب    15
1-4-3-    مشخصات ضروری پوشش    17
1-4-4-    نقش پوشش    17
1-4-5-    سندبلاست    17
1-5-    نانوذرات و خواص آن ها    20
1-5-1-    روش های تولید نانو ذرات    22
1-5-2-    چگونگی بررسی ویژگیهای نانو ذرات    24
1-6-    نانوکامپوزیت ها    25
1-6-1-    معرفی و چگونگی پیدایش نانوکامپوزیت ها    25
1-6-2-    بهتر شدن خواص مکانیکی    28
1-6-3-    بهتر شدن خواص فیزیکی    28
1-6-4-    بهتر شدن خواص شیمیایی    29
1-6-5-    طبقه بندی نانوکامپوزیت ها و انواع آن    29
1-6-6-    روش های ساخت نانو کامپوزیتها    31
1-6-7-    کاربرد نانوکامپوزیت ها در پوششدهی    33
2-    مروری بر کارهای گذشته    35
2-1-    مروری اجمالی بر تاریخچه ی پوشش ها    35
2-2-    پوششهای نوین خطوط لوله    36
2-3-    بررسی انواع گوناگون نانوکامپوزیتهای پلیمری مقاوم در برابر خوردگی    37
2-3-1-    نانو کامپوزیت پلی آنیلینخاک رس    37
2-3-2-    نانو کامپوزیت پلی آنیلین اپوکسی خاک رس آلی    38
2-3-3-    نانوکامپوزیت پلی یورتان خاک رس    38
2-3-4-    نانوکامپوزیت پلی پروپیلن خاک رس    39
2-3-5-    نانو کامپوزیت اپوکسی خاک رس    39
2-3-6-    نانوکامپوزیت پلی پیرول خاک رس    40
2-3-7-    نانوکامپوزیت اپوکسی اکسید روی    40
2-3-8-    نانوکامپوزیت اپوکسی پلی آمیدی اکسید روی    41
2-3-9-    پوشش های نانوکامپوزیتی پلی یورتان/ نانوسیلیکا    41
3-    فصل سوم    46
3-1-    مواد    46
3-1-1-    پلی یورتان    46
3-1-2-    ایزوسیانات ها    50
3-1-3-    پلی ال ها    51
3-1-4-    نانوسیلیکا    53
3-1-5-    فولادهای کربنی    55
3-2-    روش    56
3-2-1-    روش محاسبات ترکیب درصدها    56
3-2-2-    آماده سازی سطوح فولادی جهت اعمال پوشش    58
3-2-3-    روش های آماده سازی پوشش ها و فیلم ها    59
3-2-4-    عملیات پخت و زمان ژل شدن    59
3-2-5-    تعیین زمان ژل شدن نانوکامپوزیت پلیمری پلییورتان/سیلیکای اصلاح شده    60
3-2-6-    تعیین تغییرات دمایی واکنش پلیمریزاسیون نمونهها    61
3-2-7-    بررسی خاصیت چسبندگی به سطح    61
3-2-8-    آزمون مقاومت در برابر جذب آب    65
3-2-9-    آزمون تاخیر در آتش سوزی و نحوه سوختن    66
3-2-10-    بررسی خاصیت آب گریزی    67
3-2-11-    بررسی خاصیت الاستیک    67
3-2-12-    آزمون سایش مکانیکی    68
3-2-13-    طیف‌سنجی مادون قرمز به روش FTIR    69
4-    جداول، نمودارها، داده های حاصله و تحلیل    74
4-1-    بررسی نحوهی توزیع پذیری نانوذرات در پیش پلیمر    74
4-2-    نتایج و تحلیل تغییرات دمایی فرایند پلیمریزاسیون    76
4-3-    نتایج و تصاویر بررسی خاصیت آب گریزی پوشش    79
4-4-    نتایج، بررسی و تحلیل خاصیت کشسانی    81
4-5-    نتایج، بررسی و تحلیل چسبندگی به سطح    84
4-6-    نتایج، بررسی و تحلیل آزمون تورم فیلمهای غوطهور در آب    87
4-7-    نتایج، بررسی و تحلیل آزمون سایش مکانیکی    90
4-8-    نتایج، بررسی و تحلیل نحوه سوختن    92
5-    نتیجه گیری و پیشنهادات    96
5-1-    نتیجه گیری    96
5-2-    پیشنهادات    98
فهرست منابع    100
 
فهرست شکل¬ها
شکل 1-1 نقشه استان مازندران.    7
شکل 1-2  طبقه بندی اقلیمی استان مازندران.    10
شکل 1-3 سطوح سند بلاست شده    20
شکل 1-4 انواع تقویت کننده ها    27
شکل 2-1 ساختار دو قسمتی پلی یورتان.    42
شکل 3-1 نمودار شاخه ای اجزاء تشکیل دهنده پلی یورتان.    50
شکل 3-2 تصویر و مشخصات دستگاه TEM.    58
شکل 3-3 سطوح آماده شده جهت اعمال پوشش.    58
شکل 3-4   دستگاه تعیین کننده زمان ژل شدن.    61
شکل 3-5  وسایل و سطوح پوششی در آزمون چسبندگی به سطح.    65
شکل3-6  فیلم ها و دستگاه آزمون خاصیت کشسانی.    68
شکل 3-7  دستگاه آزمون سایش مکانیکی.    69
شکل 4-1  تصاویر TEM.    75
شکل 4-2  نمودار زمان ژل شدن.    76
شکل 4-3  نمودار کلی تغییرات دما بر حسب زمان فرایندپلیمریزاسیون.    77
شکل 4-4  نمودار طیف FTIR.    78
شکل 4-5  زاویه سرش.    79
شکل 4-6 سطوح هیدروفوب و هیدروفیل    80
شکل 4-7  نمودار کلی خاصیت الاستیک.    82
شکل 4-8  نمودار تغییرات میزان چسبندگی به سطح، ضخامت های T1 و T2 .    85
شکل 4-9  نمودار تغییرات جرم فیلم های غوطه ور در آب.    88
شکل 4-10  نمودار میزان جرم های از دست رفته در آزمون سایش مکانیکی.    90
شکل 4-11  تصاویر نحوه سوختن فیلم.    93
 

فهرست جدول¬ها
جدول ‏3 1 مشخصات اجزاء تشکیل دهنده پلی یورتان سخت.    53
جدول ‏3 2 مشخصات مربوط به دستگاه سایش مکانیکی.    69
جدول ‏3-3 محاسبات ماده محدود کننده و پلی¬ال    71
جدول ‏3-4 محاسبات ترکیب پلی یورتان خالص    71
جدول ‏3-5   محاسبات ترکییب نانوکامپوزیت 4/0 % وزنی    71
جدول ‏3-6   محاسبات ترکییب نانوکامپوزیت 7/0 % وزنی.    71
جدول ‏3-7 محاسبات ترکییب نانوکامپوزیت 1 % وزنی.    72
جدول ‏3-8  محاسبات ترکییب نانوکامپوزیت 5/2 % وزنی    72
جدول 3-9  محاسبات ترکییب نانوکامپوزیت 4 % وزنی.    72
جدول ‏4-1 نتایج زمان ژل شدن    76
جدول ‏4-2 نتایج خاصیت الاستیک، ضخامت1 T    81
جدول ‏4-3 نتایج خاصیت الاستیک، ضخامت T2    82
جدول ‏4-4 نتایج آزمون چسبندگی به سطح روش Pull off    84
جدول ‏4-5 برسی میزان چسبندگی به سطح از روش برش X    85
جدول ‏4-6 نتایج تورم فیلم های غوطه ور در آب    88و87
جدول ‏4-7 نتایج آزمون سایش مکانیکی     90
جدول ‏4-8 نتایج حاصل از نحوه سوختن    92
 

چکیده
پلی یورتان سخت  همواره یکی از پلیمرهای کاربردی و موثر در صنایع مختلف بخصوص صنعت پوشش¬دهی به شمار می¬آید. خاصیت چسبندگی عالی، قابلیت پخت در دمای محیط و مقاومت در برابر خوردگی این پلیمر از ویژگی¬های قابل توجه آن می¬باشد. این مطالعه به منظور بهبود خواص و رفع برخی از عیوب این پلیمر در امر پوشش¬دهی خطوط لوله¬ی انتقال گاز با تاکید بر استقرار در مناطق مرطوب خزری انجام شد. در این بررسی با بکارگیری فناوری نانو، اقدام به تولید نانوکامپوزیت پلیمری (پلی¬یورتان / نانوذرات سیلیکای اصلاح شده¬ی هیدروفوبیک) گردید. نتایج حاصل شده از آزمون¬های کیفیت سنجی این نانوکامپوزیت، نشان¬دهنده¬ی بهبود شاخص های آب گریزی، مقاومت در برابر سایش مکانیکی، تاخیر در شعله وری و کاهش در ریزش پاره های آتش، بهبود خواص جذب آب و کش سانی پوشش در غلظت¬های پایین¬تر از یک درصد وزنی از نانوذرات سیلیکا درون فاز زمینه بود. میزان چسبندگی به سطح و زمان ژل شدن نمونه¬ها، با افزایش غلظت نانو ذرات به ترتیب  کاهش و افزایش یافت. با بررسی نتایج ، غلظت 7/0 درصد وزنی نانوذرات و ضخامت متوسط 1400 میکرومتر به عنوان حالت بهینه پوشش¬دهی پیشنهاد می¬شود.
 

مقدمه

نیاز به تامین و مصرف انرژی یک امر بسیار مهم در زندگی و برنامه¬های پیشبردی انسان  به حساب می¬آید. یکی از در دسترس¬ترین و مناسب¬ترین راه¬های دسترسی به این مهم ، استفاده از سوخت¬های فسیلی به خصوص مخازن گاز طبیعی می¬باشد ، که جهت ایجاد زمینه¬ی استفاده و بهره¬وری از این منابع ارزشمند، چه در امر مصارف داخلی کشور ، اعم از مصارف صنعتی، خانگی ، سیکل¬های ترکیبی ، گرمایشی و... و چه در امر صادرات و بهره-مندی اقتصادی ، نیازمند ارسال گاز طبیعی از طرق مختلف خواهیم بود. خطوط لوله¬ی فلزی انتقال گاز، همواره یکی از موثرترین و کارآمدترین روش¬های ارسال گاز طبیعی به نقاط مختلف سراسر کشور و جهان می¬باشند که با یک بررسی کلی می¬توان حجم عظیم این تاسیسات را در سطح کشور درک نمود، کاملا واضح است که این تاسیسات عظیم فلزی همواره تحت تاثیر عوامل محیطی قرار دارند و دچار نقصان می¬شوند که یکی از بارزترین مشکلات که سالانه هزینه¬های هنگفتی را بر صنایع گاز کشور تحمیل می¬کند، پدیده¬ی خوردگی است. با توجه به موقعیت مکانی عبوری، استقرار خطوط لوله¬ی انتقال گاز را می-توان به چهار بخش کلی تقسیم¬بندی نمود. بخش اول : عبور خطوط لوله اتمسفری، بخش دوم : زیر زمینی ( مدفون) ، بخش سوم :مستغرق و بخش چهارم : شناور . کاملا واضح است که با توجه به این موقعیت¬ها ، عوامل تخریب خطوط لوله¬ی انتقال گاز و همچنین نوع روش بکارگیری جهت جلوگیری و به حداقل رسانیدن تخریب¬های محیطی و خوردگی متفاوت خواهد بود، برای مثال انتخاب جنس خط لوله و همچنین پوشش مورد نظر در حالات مستغرق و زیر زمین به مراتب راحت¬تر از انتخاب برای حالت اتمسفری است ، چرا که شرایط اتمسفری بسیار متغیرتر از دو حالت دیگر است و در آن جا باید عوامل مختلف¬تری را نظیر تاثیرات اشعه¬های خورشیدی، باد، انواع باران¬های اسیدی و معمولی،تفاوت دمایی شب و روز و ... را مد نظر قرار داد. شرکت ملی گاز ایران دارای حدود 16 هزار کیلومتر خط لوله انتقال گاز می-باشد که از این مقدار حدود 5 هزار کیلومتر آن با پوشش سه لایه پلی¬اتیلن و بقیه که حدود 11 هزار کیلومتر می¬باشد دارای سایر انواع پوشش  (قیر پایه نفتی ، قیر زغال سنگی، نوار) است . علاوه بر این پوشش¬ها سیستم حفاظت کاتدیک برای حفاظت مضاعف خطوط انتقال گاز در نظر گرفته شده است [5].
در این مجموعه، ابتدا به توضیحات مورد نیاز جهت درک هر چه بهتر اهمیت موضوع پرداخته شده است، سپس به تشریح اعمال آزمایشگاهی و نتایج، جهت معرفی یک پوشش نوین و قابل اعتماد از جهات مختلف، پرداخته شده است.