STUDY ON THE SOLID PARTICLE EROSION AND EROSION-CORROSION BEHAVIOR OF ALUMINUM AND STEELS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MS_Thesis_Jahanzaib_Malik_g201107010.pdf Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

تآكل الجسيمات الصلبة هو عملية تدهور ميكانيكية والتى تتاكل فيها المادة تدريجيا من خلال الصدم بجزيئات كاشطة بينما EC يجمع بين التدهور الكهروكيميائي والتاكل الميكانيكى من خلال وضع جزيئات صلبة فى السائل المتدفق. آلية التآكل تعتمد على ما إذا كان التآكل الميكانيكى يسبق التآكل الكهروكيميائى او ان التآكل الكهروكيميائى يسبق التآكل الميكانيكى. و النوع الاخير معروف بانه تاكل كهروكيميائى محسن بالتاكل الميكانيكى. في العمل الحالي تم مقارنة تاكل الجسيمات الصلبة لنوعين من الصلب المقاوم للصدأ (AISI ٣١٦ and AISI ٣١٠S) واحدة من الصلب الكربونى ١٠٢٠والالومنيوم 6060-T4 (معالج حراريا ومعتق طبيعيا) وتم دراسة وتقييم تاثير الصلادة على مقاومة هذه المواد للتاكل الميكانيكى .تم اجراء جميع تجارب التاكل طبقا للمواصفات ASTM G76-95. فى الجزء الثانى من الرسالة تم دراسة سلوك التاكل الكهروكيميائى المحسن بالتاكل لسبائك الصلب AISI ١٠٢٠ والصلب المقاوم للصدأ AISI ٣١٦. تم غمر العينات فى وسط من كلوريد منخفض pH لاوقات مختلفة. وتم تعريض العينات المتاكلة ل SPE لتقييم تاثير التاكل الكهروكيمائى الاولى للعينة على معدل التاكل . اظهرت سبائك الالومنيوم 6060-T4 مقاومة للتاكل فى كل ظروف الاختبار. واظهرت نتائج المجهر الالكترونى لسطح العينات المتاكلة ان الية التاكل مطيلة لكل السبائك. واظهرت النتائج لتجارب التاكل المحسن زيادة فى معدل التاكل للصلب الكربونى ١٠٢٠ بينما كان معدل التاكل للصلب المقاوم للصدأ ٣١٦ قلبل التاثر بالتاكل الكهروكيميائى.بالاضافة الى ذلك فان معدل التاكل للصلب الكربونى المغمور ٢٤ ساعة كان اعلى من التى غمرت لاوقات الاخرى. ويرجع ذلك الى زيادة الصلادة وخشونة للسطح للعينات التى غمرت لمدة ٢٤ ساعة مقارنة بالعينات الاخرى.اظهرت نتائج المجهر الالكترونى وجود قطع وكسر جزئى فى عينات الصلب الكربونى ٢٠١٠ المتاكلة. كما اظهرت النتائج وجود تشكل دائم بالبثق والحدادة فى عينات الصلب المقاوم للصدأ ٣١٦ ولم يتضح اى دليل علو وجود علامات كسر. وتم التوصل الى ان معدل التاكل لكل من العينات المتأكله والغير متاكلة يزيد مع زيادة صلادة السبائك.

English Abstract

Solid particle erosion (SPE) is a mechanical degradation process in which the material gradually wears away through subsequent impact by abrasive particles while erosion-corrosion (EC) combines both: electrochemical degradation by electrolyte and mechanical wear by solid particles entrained in a flow. The mechanism of erosion-corrosion depends on whether erosion precedes corrosion and/or corrosion precedes erosion. The latter is known as corrosion-enhanced erosion. In the present work, solid particle erosion comparison of two stainless steels (AISI 316 and AISI 310S), one carbon steel 1020 and aluminum 6060-T4 (solution heat-treated and naturally aged) was carried out and the effect of hardness on their erosion resistance was evaluated. All erosion experiments were performed according to ASTM G76-95 standard. In the second part of the thesis, corrosion-enhanced erosion behavior of carbon steel AISI 1020 and stainless steel AISI 316 was investigated. Specimens were immersed in low pH chloride bearing environments for different immersion times. The corroded specimens were then subjected to SPE in order to evaluate the effect of pre-corroded specimens on their erosion rates (corrosion enhanced erosion). Aluminum 6060-T4 showed maximum erosion resistance at all conditions. Scanning electron microscopy (SEM) of the eroded surfaces revealed ductile erosion mechanism on all the alloys. Results from the corrosion-enhanced erosion experiments indicated significant increase in erosion rates of corroded carbon steel 1020, while the erosion rates of stainless steel 316 were found to be less affected by the corrosion. In addition, the erosion rates for carbon steel specimens immersed for 24h were found to be higher than those immersed for other times. This was attributed to the increase in hardness and surface roughness for 24h immersed specimens relative to all other immersion times. Scanning Electron Microscopy revealed evidence of material cutting, shredding and localized fractures in eroded-corroded AISI 1020. Extensive plastic deformation by extrusion and forging is observed in AISI 316 but without any evidence of fracture marks. In relation to the bulk hardness of the test materials, it was found that the erosion rates for both corroded and un-corroded specimens increase with the increase in bulk hardness of the alloys.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Research > Corrosion Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Toor, Dr. Ihsan-ul-Haq
Committee Members:	Ahmed, Dr. Wael Hasan and Gasem, Dr. Zuhair Mattoug
Depositing User:	JAHANZAIB MALIK (g201107010)
Date Deposited:	29 May 2014 11:43
Last Modified:	01 Nov 2019 15:42
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139191