یکی از مهمترین
عوامل تخریب تجهیزات صنعتی، پدیده خوردگی است که به عنوان یکی از زیانبارترین آفت
های صنایع مطرح می گردد. این زیان ها به حدی اهمیت دارد که تحقیق در حوزه های
مربوط به فناوری های کنترل خوردگی، بخش عظیمی از پژوهش ها و تحقیقات کشورهای
پیشرفته را به خود اختصاص داده است. این مطالعات به تدوین استراتژی ها, قوانین،
آییننامهها و روشهای مؤثری در زمینه پیشگیری و رفع اثرات خوردگی منجر شده که تحت
عنوان "مدیریت خوردگی" مورد مطالعه قرار می گیرند. در کشور ما نیز به
دلیل جایگیری صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، در مناطق مستعد پدیده خوردگی, بررسی این
پدیده و مدیریت آن، از اهمیت فوق العاده ای برخوردار می باشد.
خوردگی، فرآیندی طبیعی است که فلزات را مورد حمله قرار می دهد. از آنجایی
که فلزات، مصرف گسترده ای در جهان امروزی دارند، خوردگی تبدیل به پدیده ای شده که
اطراف ما را احاطه کرده است. وسایل خانه، اتومبیل، تجهیزات صنعتی و لوله های نفت و
گاز مورد حمله خوردگی قرار می گیرند و این پدیده ضررهای مالی فراوانی را موجب می
گردد.
به عنوان مثال, مساله خوردگی در کشور کانادا در فاصله زمانی ۱۹۷۷ تا ۱۹۹۶، ۱۰ بار باعث نشتی
خطوط لوله و ۱۲ بار باعث انفجار گردیده که از جهاتی اهمیت این موضوع را تا حدی آشکار می
سازد. گزارشات خرابی های حاصل از خوردگی نشان می دهد که علل وقوع این پدیده عمدتاً
بر اثر کوتاهی های مصیبت بار در لوله کشی ها و ساخت و نصب تجهیزات می باشد که منجر
به انفجار، آتش گرفتن و منتشرشدن مواد سمی در محیط زیست می گردد. علاوه بر آن
مخارجی نظیر، جایگزین کردن تجهیزات خورده شده، تعطیلی و خاموشی واحدها به دلیل
جایگزینی تجهیزات خورده شده، ایجاد اختلال در فرآیندها به دلیل خوردگی تجهیزات و
عدم خلوص محصولات فرایندی به دلیل نشت ناشی از خوردگی در اتلاف محصولات مخزن هایی
که مورد حمله خوردگی قرار می گیرند، از مهمترین هزینه ها و زیان های حاصل از
خوردگی می باشد.ضرر سالانه اثرات خوردگي در ایالات متحده و اروپا حدود ۳.۱ درصد تولید ناخالص
داخلی برآورد می گردد که طبق آمار، خسارات خوردگی که طی ۲۲ سال گذشته در صنایع
آمریکا رخ داده، چیزی حدود ۳۸۰ میلیارد دلار می باشد. میانگین سالانه این خسارت ها
حدود ۱۷ میلیارد دلار است که از کل هزینه سوانح طبیعی از قبیل زلزله، سیل و آتش
سوزی در این کشور بیشتر می باشد.
از هزینه های فوق الذکر (۳۸۰ میلیارد دلار)، ۷ میلیارد دلار سهم لوله های انتقال مایعات و گازها، ۹.۴۷ میلیارد دلار
هزینه خوردگی در واحدهای فراورش و ۶.۸ میلیارد دلار متعلق به صنایع پالایشگاهی و مجتمع های
گاز و پتروشیمی می باشد. همچنین بنابر آمار ارائه شده ۱۵ تا ۲۰ درصد از نشتی ها در
تاسیسات صنعت نفت به دلیل خوردگی می باشد.
پژوهش ها نشان می دهد با رعایت ضوابط و اصول مربوطه می توان از ۷۰ درصد این خسارت ها
جلوگیری کرد. طبق گزارش انستیتو باتل با اعمال ساده دانش و تکنولوژی موجود، از یک
سوم هزینه های خوردگی صنایع جلوگیری به عمل می آید. نکته دیگری که غالباً مورد
غفلت قرار می گیرد این است که خسارات غیرمستقیم خوردگی در برخی موارد به مراتب
بیشتر از خسارات مستقیم آن می باشد. به عنوان نمونه، تعویض پروانه پمپ سانتریفوژ
نه تنها هزینه ای برای تعمیر خود قطعه ایجاد می کند، بلکه قطع جریان در فرآیند،
باز و بسته شدن پمپ و هزینه دستمزد را نیز به دنبال دارد.
در کنار این خسارات، هدررفتگی و تضییع مواد و آلودگی های ناشی از آن که در
نتیجه خوردگی به وجود می آید، باعث بروز نتایج وخیمی در رابطه با ایمنی و محیط
زیست می گردد.
تحلیل داده های حاصل از ضایعات هیدروکربن ها نشان می دهد که خوردگی به لحاظ
آماری دومین عامل ایجاد این هدررفتگی می باشد. اهمیت موارد ذکرشده به حدی است که
در قوانین فدرال ایالات متحده، بر لزوم نصب و ارائه راهکارهای کنترل خوردگی به
وسیله متصدیان خطوط لوله تاکید گردیده و عدم پیروی از این قوانین مشمول مجازات های
مدنی و جنایی شده است. همچنین در سایر صنایع از جمله نفت، گاز و پتروشیمی نیز
راهکارهای علمی، تکنولوژیکی و حقوقی جهت جلوگیری از خطرات و هزینه های خوردگی در
دست مطالعه و تصویب می باشد
پیشگویی آهنگ خرابی
تجهیزات در اثر خوردگی و تخمین هزینه های آن عنصری نامعین است که می توان با
استفاده از سیسستم های مدیریت خوردگی تا حدودی آن را کنترل نمود. مدیریت خوردگی با
هدف صیانت از سرمایه، مسئولیت کنترل خوردگی و روش های پایش و حفاظت تاسیسات در
تمامی جنبه ها را جهت پایداری و پویایی به عهده دارد و همواره از ابزار و روش های
پیشرفته در رسیدن به این مقصود بهره می گیرد.
به وسیله مدیریت خوردگی، فرآیند خوردگی از ابتدای مرحله طراحی تاسیسات تا
هنگام سرویس دهی آنها به صورت فعال مدیریت می گردد. به عنوان مثال یک مهندس طراح،
از طریق این مدیریت از اطلاعات لازم در زمینه خوردگی برخوردار می گردد تا سازه
هایی را با عمر مفید و طولانی طراحی نماید یا با استفاده از اطلاعات به دست آمده
از خوردگی های رخ داده در طراحی های پیشین، مراحل بعدی کار را اصلاح کند.
انواع خوردگي
خوردگي را به روشهاي مختلف طبقهبندي نمودهاند ولي عموميترين آنها طبقهبندي
بر اساس ظاهر و شكل فلز خورده شده ميباشد.به اين روش با مشاهده فلز خورده شده با
چشم غير مسلح به راحتي ميتوان نوع خوردگي آن را مشخص نمود.در بين انواع خوردگي ميتوان
نه نوع منحصربه فرد را پيدا نمود ولي تمام آنها كم و بيش وجه متشابهي دارند که به
شرح ذیل می باشند : خوردگی یکنواخت
که یک نوع خوردگی اجتناب ناپذیر است که تمام
موادی فلزاتی که در معرض یک محلول الکترولیت قرار دارند به آن دچار می شوند.
خوردگی حفره ای
که به صورت موضعی خوردگی متقارن در حفرات سطح
فلز اتفاق می افتد که معمولأ در فلزاتی که به وسیله یک لایه نازک اکسید محافظت شده اند اتفاق می
افتد. با حضور کلراید در محیط فیلم به
صورت موضعی شکسته و سرعت از بین رفتن فلز با تشکیل حفرات افزایش می یابد.
جنبه های خوردگی دندانی در سیستم تیتانیم با
استفاده از تکنیک های الکتروشیمیایی
مختلف بر روی تیتانیم وآلیاژهایش با آهن در کاربرد های دندانی مورد مطالعه قرار گرفت. حساسیت به خوردگی حفره ای
موضعی تیتانیم وآلیاژهایش به وسیله پتانسیل شکست jBr ، پتانسیل حفاظتی
jPr،
تفاوت بین آنها و تراکم جریان های مربوطه از نمودارهای پلاریزاسیون آندی ارزیابی شده است . هم چنین پتانسیل
شکست برای تیتانیم در بزاق بدون یون
های کلراید و فلوراید بیشتر و فلوراید در محلول فیزیولوژیکی پسیوو می شود.
خوردگی شکافی موضعی
خوردگی شکافی موضعی نتیجه هندسی دستگاه است. خوردگی شکافی بین دو سطح
نزدیک به هم یا به هم فشرده شده که تبادل اکسیژن ندارند اتفاق میافتد کاهش PHو افزایش غلظت یون های کلراید دو فاکتور مهم برای آغاز و انتشار پدیده خوردگی شکافی می
باشند. وقتی خاصیت اسیدس محیط افزایش می یابد با گذشت زمان لایه پسیوو آلیاژحل شده و فرآیند خوردئگی
موضعی تسریع می شود.
خوردگی گالوانیکی
خوردگی گالوانیکی فروپاشی فلز است که به
وسیله تفاوت های میکروسکوپی ر پتانسیل های
الکتروشیمیایی کنترل می شوند است که معمولا در نتیجه نزدیکی دو فلز متفاوت اتفاق می افتد.
خوردگی تنشی
خوردگی تنشی به علت خستگی فلزات که به همراه
با محیط خورنده باشد اتفاق می افتد. سطح اختلاف بازسازی فلز ممکن است دارای حفرات یا شکافهای کوچکی
باشد که در نتیج تنش و حفره خوردگی اتفاق می افتد.
خوردگی سایشی
بیشتر دلیل آزاد شدن فلزات در بافت های خوردگی سایشی است. فعالیت همزمان
شیمیایی و مکانیکی باعث خوردگی سایشی می شود.
خوردگي گالوانيكي يا دو فلزي هنگامي كه دو فلز
غير همجنس كه در تماس الكتريكي با يكديگر هستند در معرض يك محلول هادي يا خورنده
قرار بگيرند. اختلاف پتانسيل بين آن دو باعث برقراي جريان الكترون بين آنها ميشود.
فلزي كه مقاومت خوردگي كمتري دارد آندي شده و خورده ميشود. فلز مقاومتتر از نظر
خوردگي كاتدي ميشود كه معمولاً خيلي كم و يا خورده نميشود. به دليل وجود جريانهاي
الكتريكي بين فلزات غير هم جنس اين نوع خوردگي، خوردگي گالوانيكي يا دو فلزي اطلاق
ميشود.
برای مثال خوردگي در يك فلز (آلومينيوم) به شدت اتفاق ميافتد و در فلز ديگر
(فولاد) كاهش يافته يا متوقف ميگردد. بنابراين اولين چيزي كه در اين مورد سطوح ميباشد
اين است كه از دو فلزي كه به روي هم اثر ميكنند كدام فلز در حالت اول و كدام فلز
در حالت دوم قرار ميگيرد. پاسخ اين سؤال به وسيله جهت جريان الكتريكي ناشي از اثر
گالوانيكي از يك فلز (آند) به فلز ديگر (كاتد) قرار گرفته در يك محلول خورنده داده
خواهد شد. با اندازهگيري اختلاف پتانسيل دو فلز در محلول مورد نظر اين جهت را در
هر مورد ميتوان تعيين نمود. در مورد جفت گالوانيكي آلومينيوم و فولاد مشخص شده
است كه آلومينيوم به صورت يك آند عمل ميكند.
پتانسيل خوردگي و جهت اثرات گالوانيك
پتانسيل فلز در محلول وقتي كه خورده ميشود به انرژي كه آزاد ميشود، بستگي دارد.
اين پتانسيل تنها در يك مقدار نسبي قابل اندازهگيري ميباشد. براي مثال با قرار
دادن يك فلز خيلي فعال مانند روي و يك فلز با فعاليت كمتر مانند مس در يك محلول
كلريد سديم ميتوان جهت جرياني كه توسط اثر گالوانيك آنها توليد ميگردد، اندازهگيري
نمود. چنين آزمايشي را ميتوان با تمام فلزات ممكن در هر محلول خورنده تكرار
نمود.با توجه به نتايج آزمايشات به دست آمده، امكان مرتب كردن فلزات در يك گروه كه
سري گالوانيك ناميده ميشود فراهم ميشود. اگر آزمايشات در محلولهاي مختلف با
غلظتهاي مختلف كلريد سديم، ميزان هوادهي متفاوت، سرعت حركت و يا دماهاي مختلف
انجام گيرد مقادير گزارش شده ميتواند با يكديگر اختلاف داشته باشند و در اين حالت
محل بعضي فلزات نسبت به هر يك از فلزات ديگر به صورت يك سري گالوانيك جديد تغيير
نمايد.
سري گالوانيك
بطور كلي پتانسيل الكتريكي فلزات داراي هيچ مقداري بطور مطلق و مستقل از فاكتورهاي
مؤثر بر خواص خوردگي محلولي كه در آن اندازهگيري انجام ميشود، نميباشد. مقدار
پتانسيل ميتواند از يك محلول به محلول ديگر يا هنگامي كه يك محلول به وسيله
فاكتورهائي از قبيل دما، هوادهي و سرعت حركت تأثير ميپذيرد، تغيير كند. بنابراين
براي پيشبيني پتانسيل فلزات و در نتيجه جهت اثر گالوانيكي آنها در يك محيط، بجز
با اندازهگيري پتانسيل و در نظر داشتن شرايط دقيق آن محيط هيچ راهي وجود ندارد،
به عنوان مثال روي بطور طبيعي نسبت به آهن در دماي محيطي منفيتر يا آنديكتر ميباشد.
همانطور كه در جدول گالوانيك نشان داده شده است. با وجود اين اختلاف پتانسيل با
افزايش دما تغيير كرده و افزايش مييابد تا زماني كه اختلاف پتانسيل در دماي ٦٠
درجه سانتيگراد ممكن است صفر يا دقيقاً برعكس شود.در هر صورت وضعيت شرايط فلزات نسبت
به هم آنطور كه گفته شد در بسياري مواقع خيلي هم تغيير نميكند و تمايل نسبي فلزات
به خوردگي در خيلي از محيطهائي كه از آنها استفاده ميشود تقريباً يكسان باقي ميماند.
در نتيجه موقعيتهاي نسبي آنها در سري گالوانيك ممكن است در خيلي محيطها تقريباً
يكسان باشد. از آنجائي كه بيشتر اندازهگيريهاي پتانسيل و رفتار گالوانيكي فلزات
در مقايسه با ساير محيطها بيشتر و در آب دريا انجام شده است، در نتيجه بيسشتر سريهاي
گالوانيك بر اساس اين آزمايشات فلزات را تنظيم كردهاند و لذا از اين جداول ميتوان
به منظور احتمالات اوليه در مورد اثرات گالوانيكي در ساير محيطها زماني كه
مستقيماً نتايج قابل اجراتري از آن محيط در دسترس نباشد، استفاده نمود.در يك جفت
گالوانيك شامل دو فلز قرار گرفته شده در اين جدول، خوردگي طبيعي فلزي كه موقعيت
بالاتري در جدول دارد، احتمالاً شديدتر ميشود. در حالي كه خوردگي فلز پائينتر
جدول احتمالاً كاهش مييابد يا كاملاً متوقف ميشود. فلزات با پتانسيل خوردگي مثبتتر
بياثر يا كاتديك ناميده ميشوند و فلزات با پتانسيل خوردگي مثبتتر بياثر يا
كاتديك ناميده ميشوند و فلزات با پتانسيل خوردگي منفيتر به عنوان فلزات يا
آلياژهاي آنديك يا فعال شناخته ميشوند.توجه كنيد كه در اين جدول چندين فلز در يك
گروه قرار گرفتهاند كه احتمالاً اختلاف پتانسيل آنها نسبت به هم زياد نميباشد
بنابراين ميتوان آنها را بدون اثرات گالوانيكي قابل ملاحظه در بسياري از محيطها
در كنار يكديگر قرار داد.
مقدار اثر گالوانيك
تا اينجا ما فقط جهت اثر گالوانيك را با تعيين پتانسيل نسبي فلزات در يك جفت
گالوانيكي مورد بررسي قرار دادهايم. در حالي كه در عمل ما بيشتر با شدت اثرات
گالوانيكي كه رخ ميدهد مواجه هستيم. اين شدت با مقدار جريان يا اصطلاحاً شدت
جريان (جريان واحد سطح) تعيين ميشود.بر طبق قانون اهم، مقدار جريان توليد شده
توسط جفتهاي گالوانيكي كه اختلاف پتانسيل آنها زياد است، در يك مقاومت معين
مستقيماً با ولتاژ متناسب ميباشد. به عنوان مثال، اختلاف پتانسيل دو فلز روي و مس
در آب دريا ٧٠٠ ميلي ولت ميباشد و اين و جفت گالوانيكي ميتوانند جريان بيشتري (و
در نتيجه خوردگي بيشتر) از ساير جفتهاي گالوانيكي كه اختلاف پتانسيل كمتر دارند،
مثل NAVAL BRASS و مس (با ٤٠ ميلي ولت پتانسيل در
آب دريا) توليد نمايند.پتانسيلهائي كه گفته ميشود پتانسيلهائي هستند كه قبل از
برقراري هر گونه جريان بين دو فلز اندازهگيري شدهاند و بعضي وقتها آن را
پتانسيل جريان باز ميگويند.
عوامل مؤثر در خوردگي گالوانيكي
1- نيروي
الكتروموتوري : که کاملا" در بالا اشاره شد .
2- اثرات محيط
هر پديده محيطي كه به برقراري جريان الكتريكي بين دو الكترود مؤثر باشد در خوردگي
گالوانيكي نيز مؤثر است مانند رطوبت هوا و بالا بودن دما و...
3-فاصله دو الكترود
خوردگي گالوانيكي با فاصله دو فلز در محل اتصال نسبت دارد يعني هرچه از فصل مشترك
دو فلز دورتر شويم خوردگي و اثرات آن كاهش مييابد و در نزديكي تماس، خوردگي
شديدتر ميباشد.
4- اثر سطح
يك فاكتور مهم ديگر در خوردگي گالوانيكي اثر سطح، يا نسبت سطح كاتد به سطح آند ميباشد.
نسبت سطحي نامناسب مشتمل بر كاتد بزرگ و آند كوچك است.
سطح كاتدي
براي يك مقدار معين جريان در پيل، دانسيته جريان براي الكترود كوچك به مراتب بزرگتر
است تا دانسيته جريان براي الكترود بزرگتر. هرچه دانسته جريان در يك منطقه آندي
بزرگتر باشد سرعت خوردگي بيشتر است.خوردگي نواحي آندي ممكن است صد تا هزار برابر
بيشتر از حالتي باشد كه سطح آند يا كاتد برابرند.
تشخيص خوردگي گالوانيكي
قبل از بحث در مورد راههاي جلوگيري از خوردگي گالوانيكي، لازم است اول اطمينان
حاصل شود كه خوردگي گالوانيكي اتفاق افتاده است. براي رخ دادن خوردگي از اين نوع،
وجود شرايط سه گانه زير معمولاً ضروري است.دو فلز غير هم جنس از نظر الكتروشيمي
بايد وجود داشته باشند.اين فلزات بايد بطور الكتريكي با يكديگر تماس داشته
باشند.اين فلزات بايد در معرض يك الكتروليت قرار گرفته باشند.تمام اين شرايط براي
اينكه خوردگي از نوع گالوانيكي رخ بدهد، بايد وجود داشته باشند.به عنوان مثال،
ملاحظه ميشود كه فولاد زنگ نزن ٨-١٨ (نوع 304:S 30400) در تماس الكتريكي با فولاد ضد زنگ 18-8MO (نوع 316: S31600) به سرعت
خورده ميشود. با مراجعه به جدول سري گالوانيكي ميتوان متوجه شد كه خوردگي پيش
آمده از نوع خوردگي گالوانيكي نميباشد. بنابراين با جداسازي اين دو فلز مقاومت
خوردگي 18-8SS بهبود نمييابد.همچنين در مثالي
ديگر ديده ميشود كه يك قطعه آلومينيوم متصل به چدن كه در روغن موتور قرار دارد به
شدت مورد حمله قرار ميگيرد. به دليل آنكه روغن موتور وبشتر مايعات ارگانيك
الكتروليت نيستند بنابراين مشخص ميشود كه اين خوردگي از نوع خوردگي گالوانيكي نميباشد.
در اين مورد هم با جدا كردن دو فلز، مقاومت خوردگي آلومينيوم بهبود پيدا نميكند.علاوه
بر سه شرط گفته شده بالا در مورد شناخت خوردگي گالوانيك، جستجوي خوردگي موضعي
نزديك اتصالات بين دو فلز غير هم جنس راه ديگري براي تشخيص بروز خوردگي از اين نوع
ميباشد. خوردگي گالونيكي معمولاً در نزديك فلز كاتد شده شدت بيشتري دارد. در شكل
مربوط به اتصال ورقه آهن با پرچ مسي ديده ميشود كه خوردگي ورقه آهن نزديك پرچهاي
مسي شديدتر ميباشد.
روش جلوگيري از خوردگي گالوانيكي
براي جلوگيري از اين خوردگي روشهاي مختلفي وجود دارد كه گاهي يكي به تنهائي
پاسخگو نميباشد و بايد دو يا سه نوع را با هم به كار برد.
حتيالامكان سعي شود از دو فلز كه در جدول سري الكتروشيميائي فاصله كمتري نسبت به
هم دارند استفاده شود.
از نسبت سطحي نامطلوب، آند كوچك و كاتد بزرگ پرهيز شود. مخصوصاً در اتصالات
از خاصيت عايقها دو فلز غيرهمجنس استفاده شود.
استفاده از پوششها مخصوصاً روي آند
استفاده از ممانعتكنندهها
در مورد موادي كه در جدول گالوانيكي دور از يكديگر ميباشند از اتصالات پيچ و مهره
بپرهيزيد. به دليل كم شدن ضخامت مؤثر در مرحله پيچسازي سعي شود از اتصال زرد جوش BRAZING استفاده شود.
قسمتهاي آندي را طوري طراحي كنيد كه به سهولت قابل تعويض باشند يا آنها را ضخيمتر
انتخاب كنيد تا عمر بيشتري داشته باشند.
به اتصالهاي گالوانيكي، فلز سومي كه نسبت به دو فلز قبلي آند باشد متصل نمائيد.
(آند فداشونده)
تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی
فلزات در اثر اصطکاک ، سایش و نیروهای وارده دچار تخریب میشوند که تحت عنوان خوردگی مورد نظر ما نیست.
فرایند خودبهخودی و فرایند غیرخودبهخودی
خوردگی یک فرایند خودبخودی است،
یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش میرود که به حالت پایدار برسد. البته M+n میتواند به حالتهای مختلف گونههای فلزی با اجزای
مختلف ظاهر شود. اگر آهن را در اتمسفر
هوا قرار دهیم، زنگ میزند که یک نوع خوردگی و پدیدهای خودبهخودی است. انواع
مواد هیدروکسیدی و اکسیدی نیز میتوانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه
فلزی هستند. پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیدهای خودبهخودی است، اشکال
مختلف آن ظاهر میشود.
بندرت
میتوان فلز را بصورت فلزی و عنصری در محیط پیدا
کرد و اغلب بصورت ترکیب در کانیها و بصورت کلریدها
و سولفیدها و غیره یافت میشوند و ما آنها را بازیابی میکنیم. به عبارت دیگر ،
با استفاده از روشهای مختلف ، فلزات را از آن ترکیبات خارج میکنند. یکی از این
روشها ، روش احیای فلزات است. بعنوان مثال ، برای بازیابی مس از ترکیبات آن ،
فلز را بصورت سولفات مس از ترکیبات آن خارج میکنیم یا اینکه آلومینیوم موجود در طبیعت
را با روشهای شیمیایی تبدیل به اکسید آلومینیوم میکنند و سپس با روشهای الکترولیز میتوانند آن
را احیا کنند.
برای
تمام این روشها ، نیاز به صرف انرژی است که یک روش و فرایند غیرخودبهخودی است و
یک فرایند غیرخودبهخودی هزینه و مواد ویژهای نیاز دارد. از طرف دیگر ، هر فرایند
غیر خودبهخودی درصدد است که به حالت اولیه خود بازگردد، چرا که بازگشت به حالت
اولیه یک مسیر خودبهخودی است. پس فلزات استخراج شده میل دارند به ذات اصلی خود
باز گردند.
در
جامعه منابع فلزات محدود است و مسیر برگشت طوری نیست که دوباره آنها را بازگرداند.
وقتی فلزی را در اسید حل میکنیم و یا در و پنجره دچار خوردگی میشوند، دیگر
قابل بازیابی نیستند. پس خوردگی یک پدیده مضر و ضربه زننده به اقتصاد است.
جنبههای اقتصادی فرایند خوردگی
برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان میدهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهای خوردگی ، هزینههایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل میشود.
پوششهای رنگها و جلاها
سادهترین راه مبارزه با خوردگی ،
اعمال یک لایه رنگ است. با استفاده
از رنگها بصورت آستر و رویه ، میتوان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازهای قطع
کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. به روشهای سادهای میتوان رنگها را
بروی فلزات ثابت کرد که میتوان روش پاششی را نام برد. به کمک روشهای رنگدهی ، میتوان
ضخامت معینی از رنگها را روی تاسیسات فلزی قرار داد.
آخرین
پدیده در صنایع رنگ سازی ساخت رنگهای الکتروستاتیک است که به میدان الکتریکی پاسخ
میدهند و به این ترتیب میتوان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.
پوششهای فسفاتی و کروماتی
این پوششها که پوششهای تبدیلی نامیده
میشوند، پوششهایی هستند که از خود فلز ایجاد میشوند. فسفاتها و کروماتها
نامحلولاند. با استفاده از محلولهای معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی
از نمکهای فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلزی را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز میکنند
و در نتیجه ، به سطح قطعه فلز چسبیده و بعنوان پوششهای محافظ در محیطهای خنثی میتوانند
کارایی داشته باشند.
این
پوششها بیشتر به این دلیل فراهم میشوند که از روی آنها بتوان پوششهای رنگ را
بر روی قطعات فلزی بکار برد. پس پوششهای فسفاتی ، کروماتی ، بعنوان آستر نیز در
قطعات صنعتی میتوانند عمل کنند؛ چرا که وجود این پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را
محکمتر میسازد. رنگ کم و بیش دارای تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمیتواند
از خوردگی جلوگیری کند.
پوششهای اکسید فلزات
اکسید برخی فلزات بر روی خود
فلزات ، از خوردگی جلوگیری میکند. بعنوان مثال ، میتوان تحت عوامل کنترل شده ،
لایهای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند. اکسید
آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز میچسبد و باعث میشود که اتمسفر
به آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد. همچنین اکسید آلومینیوم رنگپذیر
است و میتوان با الکترولیز و غوطهوری ، آن را رنگ کرد. اکسید آلومینیوم دارای
تخلخل و حفرههای شش وجهی است که با الکترولیز ، رنگ در این حفرهها قرار میگیرد.
همچنین
با پدیده الکترولیز ، آهن را به اکسید
آهن سیاه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبدیل میکنند که مقاوم در برابر خوردگی
است که به آن "سیاهکاری آهن یا فولاد"
میگویند
که در قطعات یدکی ماشین دیده میشود.
پوششهای گالوانیزه
گالوانیزه کردن (Galvanizing)
، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است. گالوانیزه
، بطرق مختلف انجام میگیرد که یکی از این طرق ، آبکاری با برق است. در آبکاری با
برق ، قطعهای که میخواهیم گالوانیزه کنیم، کاتد الکترولیز را
تشکیل میدهد و فلز روی در آند قرار میگیرد.
یکی دیگر از روشهای گالوانیزه ، استفاده از فلز مذاب یا روی مذاب است. روی دارای نقطه
ذوب پایینی است.
در
گالوانیزه با روی مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار میدهند و با
استفاده از غوطهور سازی فلز در روی مذاب ، لایهای از روی در سطح فلز تشکیل میشود
که به این پدیده ، غوطهوری داغ (Hot dip galvanizing) میگویند. لولههای
گالوانیزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشی منازل و آبرسانی و ... مورد استفاده
قرار میگیرند.
پوششهای قلع
قلع از فلزاتی است که ذاتا براحتی اکسید میشود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم میشود و در محیطهای بسیار خورنده مثل اسیدها و نمکها و ... بخوبی پایداری میکند. به همین دلیل در موارد حساس که خوردگی قابل کنترل نیست، از قطعات قلع یا پوششهای قلع استفاده میشود. مصرف زیاد این نوع پوششها ، در صنعت کنسروسازی میباشد که بر روی ظروف آهنی این پوششها را قرار میدهند.
پوششهای کادمیم
این پوششها بر روی فولاد از طریق آبگیری انجام میگیرد. معمولا پیچ و مهرههای فولادی با این فلز ، روکش داده میشوند.
فولاد زنگنزن
این نوع فولاد ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیر آلات مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم میباشد و گاهی نیکل نیز به این آلیاژ اضافه میشود.
منبع :
باشگاه مهندسان ایران
صنایع شیمیایی