پایان نامه با کلید واژگان نفت و گاز

دانلود پایان نامه

solid 7.65
دانسیته
7.28
وزن مخصوص
2500
نقطه ذوب
3500
نقطه جوش
6
سختی در دمای 20
غیر قابل حل
حلالیت در آب
سفید یا زرد کمرنگ
مشخصات ظاهری
مکعبی‌،FCC
ساختار کریستالوگرافی

(شکل 2-11) نحوه قرار گرفتن اتمها در ساختار اکسید سریم

2-7-1- کاربردهای اکسید سریم
برخی کاربردهای اکسید سریم به صورت زیر بیان می‌شود:
1. استفاده از اکسید آن بعنوان عامل صیقل دهنده شیشه رو به افزایش است.
2. اکسید سریم در شیشه امکان جذب انتخابی اشعه فرا بنفش را بوجود می‌آورد.
3. اکسید سریم در پالایش نفت خام بعنوان سرعت دهنده جداسازی کاربرد دارد.
4. اکسید آن در توری‌های گازی پُر نور مورد استفاده است.
5. اکسید آن بعنوان کاتالیزور هیدروکربن در اجاقهای خود پاک‌ساز و بصورت جزئی از دیواره اجاق کاربرد دارد.
6. سریا می‌تواند به دلیل رسانایی زیاد یون اکسیژن در آن در ساخت پیل‌‌های سوختی استفاده شود.
7. ترکیبات سریم در تولید شیشه‌، هم بعنوان جزئی از آن و هم بعنوان رنگ زدا کاربرد دارد.

2-8- اکسید سیلیسیم
سیلیس یا اکسید سیلیسیم با فرمول شیمیایی SiO2 فراوان‌ترین ترکیب اکسیدی موجود در پوسته زمین است. سیلیس در طبیعت به‌صورت آزاد و یا به‌صورت ترکیب با سایر اکسیدها وجود دارد. SiO2 ‌به صورت طبیعی به سه شکل می‌تواند ظاهر شود که رایج ترین آن کوارتز می‌باشد. شن، عقیق‌، یاقوت ارغوانی و سنگ چخماق SiO2 با رگه‌‌هایی از ناخالصی هستند. سیلیکا قابل حل شدن در آب نیست اما به مقدار جزیی در قلیاها و کاملا در اسید هیدروفلوریک حل می‌شود. سیلیکا خالص به رنگ سفید است. سیلیکا کاربردهای فراوانی دارد. به عنوان پر کننده برای رنگ و لاستیک قابل استفاده است‌، در ساخت شیشه‌‌های معمولی‌، در سرامیک ؛ در ساخت و ساز‌، و در تهیه مواد دیگر‌، به عنوان مثال‌، کاربید سیلیکون ساخته میشود. کوارتز ذوب شده خالص سیلیس آمورف است‌، که در مواد شیمیایی خاص و دستگاه‌‌های نوری استفاده می‌شود. به خاطر ضریب انبساط حرارتی پایین آن، می‌تواند سریعا با تغییر درجه حرارت تغییر کند و در یک محدوده وسیعی از دما کاربرد دارد. بر خلاف شیشه‌‌های معمولی‌، مادون قرمز و نور ماوراء بنفش را جذب نمی‌کند. نحوه قرار گرفتن اتمها در سیلیکا در شکل 2-11 نشان داده شده است. در جدول 2-5 برخی خواص SiO2 آورده شده است.

(جدول 2-6) خواص فیزیکی SiO2
خواص
فرمول شیمیایی
SiO2
جرم مولی
‎ 60.1
شکل ظاهری
ماده جامد پودری سفید (در حالت خالص)
چگالی
2.2 g/cm³
دمای ذوب
‎1650 (±75)
دمای جوش
‎2230
محلول در آب
0.012 g in 100mL
ساختار مولکولی
شکل مولکولی
تتراهدرال
ترکیبات مرتبط
آنیون‌های دیگر
سولفید سیلسیم
کاتیون‌های دیگر
دی‌اکسید کربن
دی‌اکسید ژرمانیم
اکسید قلع (IV)
اکسید سرب (IV)
ترکیبات مرتبط
اسید سیلیسیک

(شکل2-12) نحوه قرار گرفتن اتمها در SiO2

2-9- ساینده‌ها
ساینده‌ها مواد سختی هستند که برای برش یا سائیدن سایر مواد،به کار می‌روند.آنها معمولا در چرخ‌‌های ساینده یا ابزار‌‌های سنگ زنی با شکل‌‌های خاص،استفاده می‌شوند.چرخ‌‌های ساینده(سنگ زنی) در اندازه‌‌های استاندارد و شکل‌‌های متفاوت موجود می‌باشد(شکل 2-13).ذرات ساینده معمولا توسط رزینهای فنولی،سیلیکاتهای سدیم،شلاک(لاک مخصوص)، لاستیک،اتصال شیشه ای،و اتصال فلزی،چسبانده می‌گردند.زیر لایه‌‌های پارچه ای،کاغذ،یا پلیمر پوشش داده شده با ذرات ساینده نیز به شکل نواری یا دیسکی،موجود هستند.بعضی از فرایندهای سایشی از دوغابهای ساینده،بهره گیری می‌نمایند.عملیات پرداختکاری یا پولیش مواد مختلف نظیر شیشه،سنگ مرمر،فلزات و سرامیک‌‌ها با دوغابهای با دانه‌‌های ساینده آزاد نظیر SiC،،یا الماس،صورت می‌پذیرد[21و6] دوغاب بر روی یک نمد مناسب که به یک صفحه در حال گردش یا ارتعاش متصل است،استفاده می‌گردد. در جدول 2-7 فرآیندهای ماشین کاری ساینده،نوع استفاده از ذرات،و مقادیر سطحی حاصل،آورده شده است.نیازمندی‌‌های کلی مواد ساینده عبارت است از سختی بالا،مقاومتی به سایش،تافنس(چقرمگی) دانه‌ها، و قابلیت خرد شدن یک ماده ساینده، می‌باشد[22و6]. ساینده‌‌ها با سختی غیر معمول اصطلاحاً ابر ساینده‌ها نامیده می‌شوند [23و6]. BN مکعبی و الماس دو سرامیک هستند، که در این دسته جای می‌گیرند. ساینده‌ها دارای سختی خیلی پائین‌تر و مقاومت به سایش بسیار کمتر هستند.

(جدول 2-7) کاربرد‌‌های ویژه ابزارهای برشی سرامیکی
ماده
کاربرد
مرجع

تراشکاری،سوراخکاری،و شیارکاری معمولا چدن سفید،رویه برداری لوله
[1]

ماشینکاری آلیاژهای دمای بالا
[2]

زبر کردن و پرداختکاری نیمه نهایی سوپر آلیاژها،فولاد و چدن،برشهای منقطع
[3]

تراشکاری چدن سخت و فولادهای عملیات حرارتی شده سختکاری شده تا به یک پرداخت سطحی خیلی ظریف
[2]

قطعات کوچک چرخدنده اتومبیل تا غلتکهای بزرگ شکل دادن برای فولاد
[2]

تراشکاری،سوراخکاری،و شیارکاری معمول چدن،تراشکاری موادسخت (بیش از)
[1]

پرداختکاری سوپر آلیاژهای مقاوم به حرارت،چدن و فولاد
[4]
BNمکعبی
(c-BN)
تراشکاری فولادهای سخت شده (بیش از)
[1,3]

تراشکاری پرداخت سرعت بالا و فرزکاری چدن خاکستری
[1,3]
پرداختکاری مواد سخت شده،چدن و مواد مقاوم به حرارت،ماشینکاری فلزات زینتر شده پایه و ، غلتک‌های شکل دادن،چدن پرلیتی‌،فولاد زنگ نزن مارتنزیتی
[4]
کابید‌‌های سمانته
تراشکاری فولاد با مایع خنک کننده،ماشینکاری یا یاتاقانها،و فرزکاری
[3]
سرمتها
پرداخت قطهات غیرآهنی
[5]
ابزارهای کاربید پوشش داده شده
تراشکاری،شیارکاری،و سوراخکاری معمول چدن و فولاد
[1.3]
ابزارهای پوشش داده شده با الماس
کامپوزیتهای SiC/Al و C-C،کامپوزیتهای دارای الیافت Kevlar و ساینده‌‌های لانه زنبوری Nomex
[6]
ابزارهای روکش شده با الماس
آلیاژهای Al-Si ساینده (برای پرداختکاری ظریف سطحی)،کامپوزیتهای غیر فلزی،رزینتها،لاستیک،کربن،سرامیکهای پیش زینترشده،Cu،فلز بابیت،برنز،برنج،آلیاژهای Mg،آلیاژهای Zn،آلیاژهای Pb
[3]
ابزارهای کاربیدی
میکرودانه ای
ماشین کاری سرعت پایین فولاد و فولاد زنگ نزن،فرزکاری چدن و چدن داکتیل
[1]
سیالونها
(Sialons)
برشکاری خشن سوپر آلیاژهای پایه Ni برای موتورهای توربین هواپیما و تجهیزات پایه Ni مورد استفاده برای کاربردهای خوردگی در صنایع نفت و گاز
[1]

برش‌‌هایی که نیازمند قابلیت‌‌های تغذیه بالا(فولاد غیر مناسب هستند)
[1]
ابزارهای پایه

تراشکاری و فرز کاری خشن چدن تحت شرایط سخت تا
[2.6]

تراشکاری آلیاژهای پایه NI دما بالا(فولاد‌‌ها غیر مناسب هستند).

TIC
تراشکاری پرداخت نهایی و نیمه نهایی چدن داکتیل و تراشکاری سرعت بالای چدن همراه با مایع خنک کننده
[2.6]
سرمتهای
TiC-TiN

تراشکاری پرداخت نهایی و سوراخکاری فولاد و چدن،تراشکاری و شیارکاری فلزات زینتر شده آهنی
[1]

تراشکاری چدن خاکستری،با گرافیت کروی،و مالیبل سخت شده به در سرعت‌‌های برش کاری .
[1]

تراشکاری فولاد کربنی،فولاد آلیاژی،فولاد ابزار سخت شده به در سرعت‌‌های برشکاری .
[2]

اولین ساینده‌‌های مورد استفاده در صنعت از مواد سخت طبیعی نظیر امری7 (حدود 50% همراه با سایر اکسید‌‌ها،عمدتا مگنتیت()،کوراندوم(طبیعی))و الماس بودند.ساینده‌‌های مصنوعی اولین بار توسط فرآیند در سال 1891 توسعه یافتند[6.23]. این فرآیند دو رده از SiCرا ایجاد می‌نماید.یکی از این رده‌‌ها با میزان پایین تر از ناخالصیها می‌باشد،که دارای رنگ سبز است.رده سیاه که حدودا دارای سختی یکسانی همانند رده سبز است،و بیشتر به عنوان ساینده استفاده می‌شود،زیرا قیمت آن ارزانتر است.اهمیت تجاری ساینده‌‌های طبیعی به صورت قابل ملاحظه ای بعد از ورود ساینده‌‌های مصنوعی مختلف،کاهش پیدا نمود.در میان ساینده‌‌های طبیعی با استفاده محدود که هنوز هم مورد استفاده قرار می‌گیرند،می‌توان از الماس،ماسه کوارتزی،و گارنت نام برد.ماسه کوارتزی برای پوشش‌‌های ساینده و ماسه پاشی (سند بلاست)،استفاده می‌گردد.ساینده‌‌های مصنوعی امروزی دارای خواص یکنواختی می‌باشند که تبدیل فرآیند‌‌های سایشی را به فرآیند‌‌های تولید دقیق،مقدور نموده است[6.24]. شکل 2-14،مثالی از دانه‌‌های ساینده صنعتی را نشان می‌دهد(در این مورد توسط سُل-ژل ایجاد شده).

مواد سرامیک رایج که برای فرآیند‌‌های ماشینکاری سایشی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرندشامل ، ،c-BN و الماس است. رایج ترین ساینده مورد استفاده است،که SiC در مرتبه بعدی قرار دارد. برای سنگ زنی فولاد و دیگر آلیاژهای آهنی با استحکام بالا،بکار می‌رود.SiC،برای سایش محدوده وسیعی از فلزات(هر دو مورد نرم و ترد)،مناسب است. c-BNموجود به صورت تجاری دارای نام تجاری “بُرازون”8است،و توسط کمپانی جنرال الکتریک تولید می‌شود.آن عمدتا برای سنگ زنی مواد سخت نظیر فولاد‌‌های ابزار سخت شده و آلیاژهای بین فلزی،مورد استفاده قرار می‌گیرد. BNمکعبی،به طور قابل ملاحظه دارای مقاومت حرارتی بهتری نسبت به الماس است.آن دارای عملکرد بهتری در ساعتهای سنگ زنی زیاد و دماهای کاری بالاست.الماس،سخت ترین ماده است.بنابراین،چرخ‌‌های الماسه برای شکل دادن سایر مواد سخت و ساینده نظیر سرامیکها و کاربید‌‌های سمانته،مورد استفاده قرار می‌گیرد[22,6,24].

(شکل 2-13) مثال‌هایی از ابزارهای سنگ زنی و با شکلها و اندازه‌‌های متفاوت

مورفولوژی سطحی و اندازه دانه یک ذره ساینده (گریت)9 از پرامترهای مهم در ماشینکاری سایشی می‌باشد. گریت‌‌ها با سطح توسط برش،شیار زدن،و مالش،واکنش می‌دهند.گریتهای با زوایای شیب منفی بزرگ یا لبه‌‌های برشی گرد شده،توسط شیاز زدن(به جای برش)،عمل می‌نمایند.شکست کنترل شده ذرات ساینده یا زمینه،یک نیازمندی در چرخ‌‌های ساینده می‌باشد تا سطوح برشی تازه و تیز،فراهم گردد.”پوشانددن” چرخ با SiC متخلخل،به تشکیل سطوح برشی جدید،کمک می‌نماید.اندازه دانه به میزان زیادی پرداخت سطحی و نرخ‌‌های برداشت ماده را تعیین می‌نماید.اندازه‌‌های گریت کوچک،پرداخت سطحی بهتری را فراهم می‌آورد،در حالیکه اندازه‌‌های گریت بزرگ،نرخ‌‌های برداشت ماده بالاتری را ایجاد می‌نماید[6,22].قطعات سخت مورد سنگ زنی،نیازمند اندازه دانه‌‌های ریزتر برای برش کارا می‌باشند و بالعکس.محدوده‌‌های اندازه دانه از 8 (بسیار درشت) تا 250 (بسیار ریز) می‌باشند.

(جدول 2-8) فرآیندهای ماشینکاری ساینده
فرآیند
نوع قرار گرفتن ذرات
زبری سطحی
(اندازه ذره‌ی سرامیکی)
سنگ زن
ی
اتصال یافته
1.6 – 0.2 میکرون
ماشینکاری سایشی
اتصال یافته
بزرگتر از 1.6 میکرون
سنگ زنی
نوار با ذرات اتصال یافته
بزرگتر از 1.6 میکرون
برقوزنی
اتصال یافته
0.8 – 0.1 میکرون
پرداختکاری
آزاد
0.4 – 0.02 میکرون
پرداختکاری فوق‌العاده
آزاد
0.2 – 0.01 میکرون
پولیش کردن
چسبانده شده به چرخ پولیش
0.8 – 0.02 میکرون
پرداختکاری نمدی
بصورت آزاد در ترکیب مواد پرداختکاری
0.4- 0.01 میکرون
جت آب ساینده
بصورت آزاد در جت آب

(شکل 2-14) ریز ساختار دانه‌‌های سرامیکSapphire Blue برای کاربردهای ساینده

2-10- ترکیب پولیش پایه سریم و فرآیند آماده سازی آن
خواص ترکیب ساینده شیشه شامل اکسید سریم به همراه ترکیب برن است که فرآیند آماده سازی این ترکیب در زیر ذکر شده است.در این تحقیق ترکیب ساینده به همراه برن باعث بهبود خواص سوسپانسیون و افزایش راندمان ساینده شیشه،سرامیک و دیگر مواد از نوع زجاجی می‌شود.بارزترین ویژگی ترکیب ساینده سریم /برن‌،خاصیتی مربوط به پایداری در سوسپانسیون می باشد. در حال حاضر بیشترین راندمان ساینده برای صیقل کاری شیشه‌‌های آلی است و اساس آنها خاک کمیاب به ویژه پایه سریم است.

ترکیب ساینده فوق الذکر دارای مشخصه‌‌هایی هستند که این مشخصه‌‌ها عبارتند از :

1- سایش سریع سطح شیشه.
2- سازگاری ترکیب ساینده با شیشه به صورتی باید باشد که سطح شیشه در حال ساینده خراشیده نشود.
3- واکنش سطحی ترکیب با شیشه ناچیز بوده و سبب آسیب آن نشده و مشکل سوختن پوست نارنجی (پوست انداختن) تاول زدن و نظیر اینها ترویج نیافت.
4- دارای ثبات خوب،توزیع پودر مناسب در سوسپانسیون می‌باشد ودر نتیجه مانع ته نشین شدن محلول می‌شود واثرش در تمام طول مدت کار باقی می‌ماند.
5- تشکیل حباب ریز نمی‌دهد،حباب ریز باعث سرریز شدن،گرفته شدن گلوگاه و در نتیجه کاهش استحکام می‌شود.
6- سمی‌نیست.
7- یکنواختی در غلظت،رنگ ملایم،استفاده آسان و ممانعت از بیماری‌‌های پوستی.
8- شیشه‌‌های بعد از پولیش به هم نچسبیده و سریع از سطح شیشه پاک می‌شود.
این ترکیبات ساینده دارای سوسپانسیون همگن در آب می باشند.این ویژگی به ته نشین شدن و پدیده کیک شدن اجزای سیستم‌‌های ساینده کمک می‌کند. [36]

2-11- مشخصات اکسید سریک
اکسید سریک یا ترکیب پایه اکسید سریک عامل اصلی ساینده می‌باشد.اکسید سریک استفاده شده اکسید سریکی است که ازیک سری ویژگی شیمیایی فیزیکی پیروی کند. اکسید سریک موجود به شکل پودر و ذرات با ابعاد تقریبا کمتر از µm 20 است. ترجیحا یک اکسید سریک با ابعادµm 10-1/0 مورد استفاده است. آنالیز اندازه دانه ممکن است به وسیله دستگاه سدیگراف (Sedigraph 5000D) انجام شود که در ادامه توضیح داده می شود.
مساحت سطح ویژه اکسید سریک معمولا بینm2/gr 35-1 تغییر می‌کند و ترجیحا اکسید سریک سطح ویژه بین m2/gr 10-3 اختیار می‌کند( مساحت سطح می‌تواند توسط روش BRUNAUER EMMET-TELLER تعیین شود).
خلوص اکسید سریک مورد استفاده ناچیز است بنابراین از یک اکسید سریک خیلی خالص با نام تجاری (opaline) استفاده می‌شود. اکسید سریک همچنین می‌تواند همراه با یک یا چندنمک یا اکسید‌‌های کمیاب زمین به کار رود.

2-12- فرایند آماده سازی ترکیب
این ترکیبات به وسیله فرآیندی آماده می‌شود که از مخلوط کردن همزمان و مداوم محلول نمک سریم و یک محلول قلیایی و یک محلول با حداقل یک اسید و یا یک آنیون نمک یا آنیونهایی که قابلیت تشکیل ترکیب مناسب ازخاک کمیاب غیر محلول را دارند، بدست می‌آید. در مرحله اول مواد اولیه با هم مخلوط می‌شوند. محلول نمک سریم ممکن است به صورت محلول آبی از یک نمک سریم یا حالت سریک باشد. البته سروس ( (cerousخصوصا یک محلول کلراید

Leave a Reply