ให้ความรู้เรื่องท่อเหล็ก

ขณะนี้ นักวิจัยจาก Sandia National Laboratories, Department of Energy's Center for Integrated Nanotechnologies และ the Aramco Research Center ในบอสตัน ได้พบว่ารูปแบบหนึ่งของการกัดกร่อนระดับนาโนมีส่วนทำให้อายุการใช้งานของท่อเหล็กลดลงอย่างคาดไม่ถึง ตีพิมพ์ใน วารสารNature's Materials Degradation การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน ซึ่งยิงอิเล็กตรอนผ่านเป้าหมายเพื่อถ่ายภาพ นักวิจัยสามารถระบุต้นตอของปัญหาบนจุดสามแยกที่เกิดจากเม็ดซีเมนต์ไทต์ ซึ่งเป็นสารประกอบของคาร์บอนและเหล็ก และเฟอร์ไรต์อีกสองเม็ด น. เหล็กชนิดหนึ่ง. ทางแยกนี้เกิดขึ้นบ่อยครั้งระหว่างวิธีการทำ ท่อเหล็ก ส่วนใหญ่ อะตอมของธาตุเหล็กหลุดลอยไป นักวิจัยพบว่าความผิดปกติในโครงสร้างอะตอมของจุดเชื่อมต่อสามทางนั้นทำให้สารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสามารถกำจัดอะตอมเหล็กตามส่วนต่อประสานนั้นได้ง่ายขึ้น ในการทดลอง กระบวนการกัดกร่อนจะหยุดลงเมื่อสามแยกถูกกัดกร่อน แต่รอยแยกที่ทิ้งไว้ทำให้สารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสามารถโจมตีด้านในของเหล็กได้ Katherine Jungjohann ผู้ตรวจสอบหลักการของ Sandia กล่าวว่า "เราคิดถึงวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้สำหรับการขึ้นรูปท่อใหม่ โดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวเหล็กระหว่างการตีขึ้นรูป แต่ก็ยังต้องได้รับการทดสอบและยื่นจดสิทธิบัตรหากได้ผล" ผู้เขียนและนักจุลทรรศน์นำ "แต่ตอนนี้เราคิดว่าเรารู้ว่าปัญหาสำคัญอยู่ที่ไหน" Steven Hayden นักวิทยาศาสตร์การวิจัยอาวุโสของ Aramco กล่าวเสริมว่า "นี่เป็นการสังเกตการณ์การกัดกร่อนในระดับนาโนตามเวลาจริงครั้งแรกของโลกในวัสดุจริง ซึ่งได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอน ซึ่งเป็นเหล็กกล้าประเภทที่แพร่หลายมากที่สุดในโครงสร้างพื้นฐานทั่วโลก ด้วยวิธีนี้ เราจึง ระบุประเภทของส่วนต่อประสานและกลไกที่มีบทบาทในการเริ่มต้นและความก้าวหน้าของการกัดกร่อนของเหล็กเฉพาะที่ งานกำลังได้รับการแปลเป็นแบบจำลองที่ใช้เพื่อป้องกันหายนะที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อน เช่น การพังทลายของโครงสร้างพื้นฐานและการแตกของท่อ" เพื่อเลียนแบบการสัมผัสสารเคมีของท่อในภาคสนาม ซึ่งไม่สามารถเคลื่อนย้ายกล้องจุลทรรศน์ที่บอบบางและมีราคาแพงได้ ตัวอย่างท่อที่บางมากจึงถูกเปิดเผยที่ Sandia ต่อสารเคมีหลายชนิดที่ทราบว่าสามารถผ่านท่อน้ำมันได้ Khalid Hattar นักวิจัยและผู้เขียนกระดาษของ Sandia ใส่ตัวอย่างแห้งในสุญญากาศและใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านเพื่อสร้างแผนที่ของประเภทเม็ดเหล็กและการวางแนว เช่นเดียวกับนักบินในเครื่องบินอาจใช้กล้องเพื่อสร้างแผนที่พื้นที่ของพื้นที่เพาะปลูกและ ถนน ยกเว้นว่าแผนที่ของ Hattar มีความละเอียดประมาณ 6 นาโนเมตร (นาโนเมตรคือหนึ่งในพันล้านของเมตร) Hattar กล่าวว่า "โดยการเปรียบเทียบแผนที่เหล่านี้ก่อนและหลังการทดลองการกัดกร่อนของของเหลว การระบุโดยตรงของเฟสแรกที่หลุดออกจากตัวอย่างสามารถระบุได้ โดยพื้นฐานแล้วเป็นการระบุจุดเชื่อมโยงที่อ่อนแอที่สุดในโครงสร้างจุลภาคภายใน" Hattar กล่าว Paul Kotula นักวิจัยและผู้เขียนบทความของ Sandia กล่าวว่า "ตัวอย่างที่เราวิเคราะห์นั้นถือว่าเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ แต่ก็มีการรวมของซีเมนต์ที่มีคาร์บอนค่อนข้างสูงซึ่งเป็นจุดเกิดการกัดกร่อนเฉพาะที่ "กล้องจุลทรรศน์อิเล็คตรอนแบบส่องผ่านของเราเป็นส่วนสำคัญของงานนี้ ช่วยให้เราสามารถถ่ายภาพตัวอย่าง สังเกตกระบวนการสึกกร่อน และทำการวิเคราะห์ระดับจุลภาคก่อนและหลังการกัดกร่อนที่เกิดขึ้น เพื่อระบุส่วนที่เล่นโดยเม็ดเฟอร์ไรต์และซีเมนต์และผลิตภัณฑ์กัดกร่อน " เมื่อเฮย์เดนเริ่มทำงานวิจัยการกัดกร่อนเป็นครั้งแรก เขากล่าวว่า "ฉันรู้สึกหวาดกลัวว่าการกัดกร่อนนั้นซับซ้อนและเข้าใจยากเพียงใด สาเหตุหลักมาจากการทดลองที่เหมือนจริงจะเกี่ยวข้องกับการสังเกตวัสดุที่ซับซ้อน เช่น เหล็กในสภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลวและด้วยความละเอียดระดับนาโน และเทคโนโลยีในการ ความสำเร็จดังกล่าวเพิ่งได้รับการพัฒนาเมื่อไม่นานมานี้และยังไม่ได้นำไปใช้กับการกัดกร่อน ตอนนี้ เรามองในแง่ดีว่าการทำงานต่อไปที่ Sandia และ Center for Integrated Nanotechnologies จะช่วยให้เราสามารถคิดใหม่เกี่ยวกับกระบวนการผลิตเพื่อลดการแสดงออกของโครงสร้างนาโนที่อ่อนแอซึ่งทำให้ เหล็กที่เปราะบางต่อกลไกการสลายตัวแบบเร่ง" เส้นทางที่มองไม่เห็นของการกัดกร่อนเฉพาะที่ การกัดกร่อนเฉพาะที่แตกต่างจากการกัดกร่อนแบบสม่ำเสมอ หลังเกิดขึ้นในรูปแบบจำนวนมากและสามารถคาดเดาได้สูง แบบแรกมองไม่เห็น สร้างทางเดินที่สังเกตได้เฉพาะที่จุดสิ้นสุด และเพิ่มอัตราการกัดกร่อนจำนวนมากโดยทำให้การกัดกร่อนแพร่กระจายได้ง่ายขึ้น "ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับกลไกที่การกัดกร่อนเริ่มต้นและดำเนินไปในส่วนต่อประสานประเภทนี้ในเหล็กจะเป็นกุญแจสำคัญในการบรรเทาความสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อน" ตามรายงาน ผู้เขียนคนอื่น ๆ ได้แก่ นักวิจัยของ Sandia William Mook และ Daniel Bufford และอดีตนักวิจัยของ Sandia และ Claire Chisholm หัวหน้าการทดลองของ Sandia ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ Santa Barbara งานนี้ได้รับการสนับสนุนบางส่วนจากโปรแกรมการวิจัยและพัฒนาในห้องปฏิบัติการของ Sandia ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแบบบูรณาการเป็นสถานที่สำหรับผู้ใช้สำนักงานวิทยาศาสตร์ของ DOE ซึ่งดำเนินการโดยห้องปฏิบัติการแห่งชาติของ Sandia และ Los Alamos สำหรับมหาวิทยาลัย อุตสาหกรรม และนักวิจัยในห้องปฏิบัติการระดับชาติอื่นๆ