مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

افزایش مقاومت در برابر خوردگی اتمسفر فولاد A36 شات پین شده در محیط‌های مرطوب: تأثیر مونوکسید کربن و عملیات سطحی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
چکیده
فولاد A36 یکی از مصالح ساختمانی پرکاربرد است که به خاطر محتوای کم کربن و قابلیت جوشکاری عالی خود شناخته شده است. با این حال، این فولاد در معرض خوردگی جوی قرار دارد، به ویژه در مناطق مرطوب و آلوده مانند تهران که گاز مونوکسید کربن رایج است. این مطالعه رفتار خوردگی فولاد A36 با عملیات shot peening را در محلول 3.5% NaCl و همچنین در همان محلول با 9 ppm CO بررسی می‌کند تا شرایط واقعی را شبیه‌سازی کند. ما آزمایش‌های الکتروشیمیایی مختلفی از جمله طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و قطبش پتانسیودینامیک را بر روی نمونه‌هایی که به مدت‌های مختلف غوطه‌ور شده بودند، انجام دادیم: 1 ساعت، 24 ساعت، 48 ساعت، 72 ساعت، 96 ساعت، 1 هفته و 2 هفته. نتایج ما نشان داد که زمان‌های غوطه‌وری طولانی‌تر به طور قابل توجهی مکانیسم‌های خوردگی مشاهده شده در نمودارهای نیوکویست را تغییر می‌دهد. به ویژه، عملیات shot peening مقاومت فولاد را در برابر انتقال بار و نفوذ بهبود بخشید. پس از دو هفته غوطه‌وری در محلول غنی از CO، چگالی جریان خوردگی نمونه‌های shot-peened به طرز چشمگیری از 45.7 µA/cm² به 6.5 µA/cm² کاهش یافت—کاهش قابل توجهی معادل 85.5%. مونوکسید کربن با آب واکنش نشان می‌دهد و اسید کربنیک تشکیل می‌دهد که pH را کاهش داده و محیطی اسیدی‌تر ایجاد می‌کند که واکنش‌های کاتدی را تسریع می‌کند. علاوه بر این، عملیات shot peening تنش‌های فشاری بر روی سطح فولاد ایجاد می‌کند که نفوذ یون‌های خورنده را محدود می‌کند. تحلیل طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) تشکیل ترکیبات هیدروکسید آهن روی سطح نمونه‌های shot-peened را تأیید کرد که با محدود کردن نفوذ عوامل خورنده، مقاومت خوردگی آن‌ها را افزایش می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

 [1] Codrean C, Buzdugan D, Opriș C, Muntean R, Ambruș S, Corrosion behavior of bulk amorphous steels with low carbon content, Mater Today Proc. 2023; 72: 554–9.
[2] Mohan S, Millan-Espitia N, Yao M, Steenberge N, Kalidindi S, Critical evaluation of spherical indentation  stress-strain protocols for the estimation of the yield strengths of steels, Exp Mech. 2021; 61: 641–52.
[3] Wang B, Li Y, Cheng X, Zhang D, Liu C, Wang X, et al. Data-driven optimization model customization for atmospheric corrosion on low-alloy steel: incorporating the dynamic evolution of the surface rust layer, Corros Sci. 2023; 221: 111349.
[4] Xu L, Xiao J, Zhou S, Study on the aging properties of 3D woven composites under corrosive conditions, High Perform Polym. 2023; 35: 494–507.
[5] Tian Y, Zhang G, Ye H, Zeng Q, Zhang Z, Tian Z, et al. Corrosion of steel rebar in concrete induced by chloride ions under natural environments, Constr Build Mater. 2023; 369: 130504.
[6] Fujimori S, Inoue S, Carbon monoxide in main-group chemistry, J Am Chem Soc. 2022; 144: 2034–50.
[7] Benz S, Chen D, Möller A, Hofmann M, Schnieders D, Dronskowski R, The crystal structure of carbonic acid. Inorganics. 2022; 10: 132.
[8] Walczak M, Szala M, Okuniewski W, Assessment of corrosion resistance and hardness of shot peened X5CrNi18-10 steel, Materials. 2022; 15: 9000.
[9] Świetlicki A, Szala M, Walczak M, Effects of shot peening and cavitation peening on properties of surface layer of metallic materials—A short review, Materials. 2022; 15: 2476.
[10] Zhang Y, Zhang K, Hu Z, Chen T, Susmel L, Wei B, The synergetic effects of shot peening and laser-shot peening on the microstructural evolution and fatigue performance of medium carbon steel. Int J Fatigue. 2023; 166: 107246.
[11] Żebrowski R, Walczak M, Effect of shot peening on surface properties and tribological performance of Ti-6Al-4V alloy produced by means of DMLS technology. Arch Metall Mater. 2023; 64: 377–83.
[12] Sano Y, Akita K, Sano T, A mechanism for inducing compressive residual stresses on a surface by laser peening without coating. Metals. 2020; 10: 816.
[13] Santus C, Romanelli L, Grossi T, Bertini L, Le Bone L, Chiesi F, et al. Elastic-plastic analysis of high load ratio fatigue tests on a shot-peened quenched and tempered steel combining the Chaboche model and the theory of critical distances. Int J Fatigue. 2023; 174: 107713.
[14] Bharti J.S.J, Jangwan J.S, Kumar S.S, Kumar V, Kumar A, Kumar D, A review on the capability of zinc oxide and iron oxides nanomaterials as a water decontaminating agent: adsorption and photocatalysis. Appl Water Sci. 2022; 12:1–14.
[15] Wang Z, Goddard W.A, Xiao H, Potentialdependent transition of reaction mechanisms for oxygen evolution on layered double hydroxides, Nat Commun. 2023; 14: 4228.
[16] Hidayat S, Desiasni R, Novia N, Effect of addition of organic inhibitor of kersen leaf extract (Muntingia calabura L) on corrosion rate on A36 steel in seawater  media, J Pijar Mipa. 2023;18(4):601–7.
[17] Matulová M, Duborská E, Matúš P, Urík M, Solid–water interface interaction of selenium with Fe (II)-bearing minerals and aqueous Fe (II) and S (-II) ions in the near-field of the radioactive waste disposal system, Int J Mol Sci. 2022; 24: 12345.
[18] Wu Q, Mcdowell M, Qi Y, Effect of the electric double layer (EDL) in multicomponent electrolyte reduction and solid electrolyte interphase (SEI) formation in lithium batteries, J Am Chem Soc. 2023; 145: 2473–84.
[19] Zlatić G, Martinović I, Pilić Z, Kodranov I, Ciganovic J, Sokol V, .the effect of Artemisia annua L, extract on microbiologically influenced corrosion of A36 steel caused by Pseudomonas aeruginosa, Bioelectrochemistry. 2023; 152: 108447.
[20] Yang S, An H, Arnouts S, Wang H, Yu X-Y, de Ruiter J, et al. Halide-guided active site exposure in bismuth electrocatalysts for selective CO₂ conversion into formic acid, Nat Catal. 2023; 6: 796–806.
[21] Simbar A.R, Shanaghi A, Moradi H, Chu P.K, Corrosion behavior of functionally graded and selfhealing nanostructured TiO₂–Al₂O₃–benzotriazole c oatings deposited on AA 2024-T3 by the sol-gel method, Mater Chem Phys. 2020; 239: 122–30.
[22] Shanaghi A, Mehrjou B, Chu P.K, Enhanced corrosion resistance and reduced cytotoxicity of the AZ91 Mg alloy by plasma nitriding and a hierarchical structure composed of ciprofloxacin-loaded polymeric multilayers and calcium phosphate coating, J Biomed Mater Res A. 2021; 109(12): 2657–72.
[23] Ogundele G.I, White W.E, some observations on corrosion of carbon steel in aqueous environments containing carbon dioxide. Corrosion. 1986; 42: 71–8.
[24] Shanaghi A, Kadkhodaie M, Investigation of high concentration of benzotriazole on corrosion behaviour of titania–benzotriazole hybrid nanostructured coating applied on Al 7075 by the sol-gel method, Corros Eng Sci Technol. 2017; 52: 332–42.
[25] Díaz B, Härkönen E, Światowska J, Maurice V, Seyeux A, Marcus P, et al. Low-temperature atomic layer deposition of Al₂O₃ thin coatings for corrosion protection of steel: Surface and electrochemical analysis. Corros Sci. 2011; 53: 2168–75.
[26] Acero-Gutiérrez A.K, Pérez-Flores A.L, GodínezSalcedo J.G, Moreno-Palmerin J, Morales-Ramírez Á.J, Corrosion protection of A36 steel with SnO₂ nanoparticles integrated into SiO₂ coatings. Coatings. 2020; 10(4): 385.
[27] Dahon N.H, Kassim M.J, Razali N.N, Yuslee E.M.F, Nasrullah A.A, Basri N.F, FTIR analysis on phase transformation of rust in the presence of gambir, J Glob Sci Res. 2018; 1: 54–62.
[28] Sudapalli A.M, Shimpi N. Hydrothermal synthesis of α-FeOOH (1D) nanorods and their transition to α-Fe₂O₃ (0D): an efficient photocatalyst in neutralizing  hazardous organic dyes. New J Chem. 2023; 47: 14323–34.
[29] Zlatić G, Martinović I, Pilić Z, Kodranov I, Ciganovic J, Sokol V, the effect of Artemisia annua  L extract on microbiologically influenced corrosion of A36 steel caused by Pseudomonas aeruginosa, Bioelectrochemistry. 2023; 152: 108447.