گیاه نیلوفر آبی یک فناوری نانو نانو تکنولولوژی در زندگی انسان ساختمان سلامتی زندگی مرگ انسان هنر A lotus plant Nanotechnology این وبلاگ یکی از زیر مجموعه های سایت جامع پیمانکاران میباشد / موضوع اصلی آن درباره تکنولوژی ساختمان ، نور ، نانو تکنولوژی ، تکنولوژی در سازه های آبی استخر سونا جکوزی ، نور درمانی و..
Corrosion خوردگی و فرسایش در ساختمان
۱۳٩۱/۱۱/٢۱ ساعت ٥:۱٧ ‎ق.ظ | نوشته ‌شده به دست { فربد حیدری } Farbod Heidari | ( نظرات )

گرداوری از سایت جامع پیمانکاران " ساختمان "

 

بخش اول : انواع خوردگی و روش های نگهداری

 

بخش دوم :: خوردگی چیست ؟

 

بخش سوم : اکسيداسيون

 

بخش چهارم : دانلود کتابچه و مقاله درباره خوردگی مخازن

 

بخش پنجم :: خوردگي در آب دريا

 

و مطالب مرتبط

 

 

سولفات جزء یون های خورنده محسوب می شود.

بعد از بی کربنات ها یون سولفات فراوان ترین آنیون محلول در آب است.

سولفات های سدیم و پتاسیوم باعث بالا بردن سختی دائم آب می شوند.

سولفات های سدیم و پتاسیم به مقدار زیاد در آب وجود دارند.

 

بخش اول :

 

 

خوردگی ، انواع و روشهای کنترل

مقدمه

 

برای اغلب مردم، کلمه خوردگی يادآور زنگ­زدگی است که پدیده­ای نامطلوب می باشد و زنگ زدگی اصطلاحی است که به خوردگی آهن اطلاق می شود. در حالی که خوردگی پدیده ای است که تقریبا دامنگیر تمام فلزات است. البته از بین رفتن غیر فلزات را غالبا فساد یا تخریب می نامند. اگر چه آهن اولین فلزی نیست که توسط انسان مورد استفاده قرار گرفته، ولی مطمئنا بیشترین کاربرد را در بین سایر فلزات به خود اختصاص داده است.

 

رومی های باستان با زنگ زدگی آهن آشنا بوده و این یکی از سوالات پلینی فیلسوف بزرگ یونانی که در سال های 79-23 میلادی می زیسته است که چرا آهن راحت تر از بقیه فلزات زنگ می زند.

 

خوردگی پدیده مخربی است که موجب اتلاف مواد،انرژی و سرمایه می شود. در واقع همان طوری که فلزات طی مراحل مختلف از دامان طبیعت جدا شده­اند، توسط این پدیده، مجددا به طبیعت باز می گردند. در حقیقت رسالت علم خوردگی در آن است که این برگشت را به تاخیر اندازد و به عبارت دیگر طول عمر مفید آنها را افزایش دهد. نتایج ارزیابیهای به عمل آمده در برخی کشورهای صنعتی پیشرفته نشان می دهد که، زیانهای مالی ناشی از خوردگی سالیانه رقمی در حدود 5-4 درصد تولید ناخالص مالی را شامل می شود. این رقم برای کشوری مثل آمریکا سالیانه بالغ بر 300 میلیارد دلار برآورد شده است.

- خوردگی چيست ؟

 

برای این پدیده چند تعریف ارائه شده است از جمله:

 

- انهدام و زوال یک ماده در اثر واکنش با محیط اطرافش را خوردگی نامند.

 

- از بین رفتن مواد در اثر عواملی که صد در صد مکانیکی نیستند.

 

- عکس متالورژی استخراجی

 

 

- تئوری خوردگی

 

غالبا واکنشهای کاتدی و آندی خوردگی می توانند تواما روی یک سطح فلزی به وقوع پيوندند. مناطقی که این واکنش ها صورت می گیرند به ترتیب مناطق کاتدی و آندی خوانده می­شوند. برای ایجاد خوردگی، چهار جزء اصلی یعنی آند، کاتد، الکترولیت و اتصال الکتریکی مورد نیاز است.

 

آند، فلز یا محلی است که در آن محل خوردگی صورت می گیرد. کاتد، معمولا خورده نمی شوداگر چه ممکن است تحت شرایط ویژه­ای خورده شود.

 

دو واکنش مهم در کاتد، احیاء هیدروژن در محیط های اسیدی و احیاء اکسیژن در محیطهای خنثی و بازی می­باشد. الکترولیت، محلولی است که قادر است جریان الکتریکی بین آند و کاتد را بر قرار نماید. با توجه به این چهار عامل واضح است که برای جلو گیری از خوردگی باید یکی از این چهارتا را حذف نمود.

- محيطهای خورنده

 

عملا کلیه محیطها خورنده­اند، لکن قدرت خورندگی آنها متفاوت است. مثلا هوا، رطوبت، بخار و گازهای دیگر مثل کلر،آمونیاک، سولفیدهیدروژن، دی­اکسید گوگرد،اسیدهای معدنی مثل هيدرو کلريك، سولفوریک و نیتریک اسیدواسیدهای آلی مثل استیک و فرمیک اسید.

 

بطور کلی مواد معدنی خورنده­تر از مواد آلی می­باشند. مثلا خوردگی در صنایع نفت بیشتر در اثر کلريدسدیم، گوگرد، سولفوریک و کلریدریک اسید وآب است تا بخاطر روغن،نفت و بنزین.

- انواع خوردگی

 

حمله يکنواخت[3]

 

در این نوع خوردگی که متداول ترین نوع خوردگی محسوب می شود، خوردگی به صورتی یکنواخت به سطح فلز حمله می کند و به این ترتیب نرخ آن از طریق آزمایش قابل پیش بینی است.

 

خوردگی گالوانیک[4]

 

این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که دو فلز یا آلیاژ متفاوت ( یا دو ماده متفاوت دیگر همانند الیاف کربن و فلز ) در حضور یک ذره خورنده با یکدیگر تماس پیدا کنند. در منطقه تماس، فرایندی الکترو شیمیایی به وقوع می­پیوندد که در آن ماده­ای به عنوان کاتد عمل کرده و ماده دیگر آند می­شود. در این فرآیند، کاتد در برابر اکسیداسیون محافظت شده و آند اکسید می­شود.

 

خوردگی شکافی[5]

 

این ساز و کار وقتی رخ می دهد که یک ذره خورنده در فاصله­ای باریک، بین دو جزء گیر کند. با پیشرفت واکنش، غلظت عامل خورنده افزایش می­یابد. بنابراین واکنش با نرخ فزاینده­ای پیشروی می کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

آبشویی ترجیحی[6]

 

این نوع خوردگی انتخابی وقتی رخ می دهد که عنصری از یک آلیاژ جامد از طریق یک فرآیند خوردگی ترجیحی و عموما ً با قرار گرفتن آلیاژ در معرض اسیدهای آبی خورده می شود. متداول ترین مثال، جدا شدن روی از آلیاژ برنج است. ولی آلومینیوم، آهن، کبالت و زیرکونیم نیز این قابلیت را دارند.

 

خوردگی درون دانه­ای[7]

 

این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که مرز دانه ها در یک فلز پلی کریستال به صورت ترجیحی مورد حمله قرار می گیرد. چندین عامل می توانند آلیاژی مثل فولاد زنگ نزن آستنیتی را مستعد این نوع خوردگی سازند. از جمله حضور ناخالصی ها و غنی بودن یا تهی بودن مرزدانه از یکی از عناصر آلیاژی.

 

خوردگی حفره ای[8]

 

این نوع خوردگی تقریبا ً همیشه به وسیله یون های کلر و کلرید ایجاد می­شود و به ویژه برای فولاد ضد زنگ بسیار مخرب است؛ چون در این خوردگی، سازه با چند درصد کاهش وزن نسبت به وزن واقعی اش، به راحتی دچار شکست می شود. معمولا ًعمق این حفرات برابر یا بیشتر از قطر آنهاست و با رشد حفرات، ماده سوراخ می شود.

 

 

 

خوردگی فرسایشی[9]

 

این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که محیطی نسبت به یک محیط ثابت دیگر حرکت کند ( به عنوان نمونه مایع یا دوغابی که درون یک لوله جریان دارد ). یک پدیده مرتبط با این گونه خوردگی، سايش است که هنگام تماس دو ماده با یکدیگر و حرکت نسبی آنها از جمله ارتعاش به وجود می آید. این عمل می تواند پوشش های ضد خوردگی را از بین برده و باعث آغاز خوردگی شود.

 

 

 

خوردگی تنشی[10]

 

این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که ماده­ای تحت تنش کششی در معرض یک محیط خورنده قرار گیرد. ترکیب این عوامل با هم، ترک هایی را در جزء تحت تنش آغاز می کند.

 

 

 

 

 

 

 

عوامل موثر بر خوردگی

 

 

 

خوردگی فلزات در محیط آبهای طبیعی ( آبهای سطحی ، آب رودخانه ، دریا و چاه ) بستگی زیادی به کیفیت فیزیکی و شیمیایی آب دارد. از جمله پارامترهای مهم در این ارتباط، هدایت الکتریکی آب، pH، غلظت و نوع نمکها و گازهای موجود در آب و مسایل رسوب گذاری ناشی از این عوامل می باشند.

 

اثر pH: اگر چه فلزات نجیب مثل طلا و پلاتین در محلول های اسیدی و بازی پایدار می باشند، برخی از فلزات در محیط های اسیدی محلول بوده و در محیط های قلیایی نامحلول هستند. مثالی برای این دسته از فلزات نیکل، مس، کبالت، کروم، منگنز و منیزیم می باشند. برخی از فلزات که دارای اکسید آمفوتری هستند در pH های بالا یا پایین خورندگی زیاد دارند و یک pH بهینه برای کمترین خورندگی آنها قابل تشخیص است. مثلا این pH برای آلو مینیوم 5/6، سرب 8، قلع 5/8 و روی برابر 5/11 می باشد.

 

 

 

اثر نمکهای محلول

 

تاثیر نمک های محلول در آبهای طبیعی به نوع و غلظت آنها بستگی دارد. حضور یونهای Cl- و4-2 SOسبب تشدید خوردگی و یونهای نظیر کربنات، بی کربنات و کلسیم سبب تقلیل خوردگی می شوند. خواص خوردگی و یا باز دارندگی یونها علاوه بر نوع آنها به غلضت یون نیز بستگی دارد. غالبا مقدار یونهایی که خاصیت بازدارندگی دارند باید بیش از مقدار اکسیژن حل شده در محلول باشد تا سرعت واکنش کاتدی احیاء اکسیژن کاهش یابد. در واقع یونهای مهاجم سبب تخریب فیلمهای محافظ شده و یا از تشکیل آن جلو گیری می کنند.اما یونهایی مثل کربنات، قادرند با تشکیل رسوب کربنات کلسیم، سرعت خوردگی را کاهش دهند.

 

 

 

اثر گازهای محلول در آب

 

از بین گازهای حل شده در آب، بیشتر اکسیژن و کربن دی­اکسید مد نظر می باشد. کربن دی­اکسید به دلیل ایجاد کربنیک اسید و در نتیجه کاهش pH ، سبب تشدید خوردگی می شود.اکسیژن نقش دو گانه­ای دارد، از طرفی می تواند واکنش کاتدی را تسریع نموده و باعث افزایش سرعت خوردگی شود، از طرف دیگر در غلظتهای بالا و شرایط مساعد سبب ایجاد لایه رویئن در سطح فلز مي­شود که در این حالت خوردگی کاهش محسوسی خواهد داشت. توضیح اینکه تقریبا تمام فلزات ( به جز طلا ) هنگام تماس با هوای خشک یا اکسیژن با یک لایه سطحی اکسید پوشش می شوند. پایداری این لایه وقتی در تماس با آب قرار می گیرد به کیفیت آب بستگی دارد. لایه اکسیدی در تعادل دینا میکی با محلول بوده و پایداری آن به ترمیم یا عدم ترمیم آن درنقاط شکسته شده بستگی دارد. وقتی مقدار اکسیژن در حد معمول باشد تعدادی از فلزات مثل فولاد زنگ نزن در آب روئین شده و اصطلاحا حفاظت آندی ایجاد می شود.

 

اگر غلظت اکسیژن کم شده یا بیش از حد کاهش یابد (بویژه در شیارها)، این مواد فعال شده و حل می گردند. مشابه این حالت برای آهن نیز صادق است. جالب اینکه حلالیت اکسیژن با دما کاهش يافته و در 100 درجه سانتی گراد به صفر می رسد اما با افزایش دما، افزایش می یابد به طوری که حلالیت آن در 200 درجه و 25 درجه برابر می باشد.

 

 

 

اثر مواد معدنی

 

تعدادی از مواد معدنی با غلظت پایین، در آبهای طبیعی یافت می شوند که برخی از آنها خاصیت خورندگی آب را افزایش داده و برخی نیز خاصیت باز دارندگی دارند. از جمله آنها سیلیس می باشد که از خرد شدن و تجزیه سنگها و گاها توسط میکروارگانیسمها مثل دیاتومه­ها به وجود آمده و در آب به صورت متا سیلسیک اسید HH2SIO3)n) وجود دارد. این ماده از غلظتهای کم تا 75 میلی گرم در لیتر موجود می باشد. سلیکاتها خواص بازدارندگی مشخصي داشته و به آبهای نرم برای کاهش میزان خوردگی افزوده می شوند .

 

 

مواد آلی موجود در آب

 

مواد آلی موجود در آب، حاصل از ارگانیزمهای زنده، سوخت و ساز و یازوال آنهاست. این مواد آلی غالبا به صورت کربنیک اسید، هیومیک اسید، سیتریک اسید، استیک اسید و بنزوئیک اسید یافت شده و باعث کاهش pHآب و تسریع خوردگی فلزاتی مثل آهن، سرب، و مس می شوند. ارگانیزمهای زنده شامل باکتریها، لجنها، قارچها و جلبک ها و نیز صدفهای کوچک دریایی می باشند. سولفید هیدروژن ممکن است توسط باکتریهای احیاء کننده سولفات یا سایر ارگانیزمها به وجود آید. آنها ممکن است آمینو اسیدهای خورنده نظیر سیستین اسید(Cystine acid) و یا دی­آلفاآمینوبتاپروپیونیک اسید را به وجود آورند كه اثرات مخربی روی لوله های آهنی و آلیاژ های مسی ایجاد می­کنند.از طرفی باکتریهای آهن گرچه مستقیما کیفیت آب را تغیر نمی دهند و در واکنش خوردگی شرکت نمی کنند، ولی به دلیل تجمع مقادیر زیاد هیدرات فریک سبب آلودگی خیلی بیشتر از باکتریها شده و به دلیل تشکیل بر آمدگی ها سبب بلوکه نمودن و افزایش اصطکاک شده و آب قرمز ایجاد می کنند. این دسته از باکتریها با افزایش کربنات سدیم برای بالا بردن pH تا 5/8 و یا افزایش کلر، کنترل می شوند. همچنین برای جلو گیری از رشد جلبکها می توان از افزایش کلر یا سولفات مس استفاده نمود.

 

 

 

 

 

مساله رسوب گذاری

 

با افزایشpH در مورد آبی که دارای سختی بی کربنات است، مساله خوردگی تبدیل به مساله رسوبدهی می شود. اگر بتوان کنترل صحیحی اعمال کرد که این دو اثر متعادل گردند، امکان کنترل خوردگی بدون رسوب گذاری بیش از حد کربنات کلسیم مهیا می شود. البته باید توجه داشت که وجود رسوب نازک و یکنواخت کربنات کلسیم روی سطح فلز می تواند آنرا از اثرات خورنده آب ایزوله و محافظت نمایند .

- باز دارندگی در محیطهای خنثی( از نظرpH)و عوامل موثر بر آن :

تعریف بازدارنده ها و طبقه بندی آنها

 

 

 

بازدارنده ها موادی هستند که وقتی به مقادیر کم به یک محیط خورنده اضافه گردند، باعث كاهش سرعت خوردگی می شوند. اثر یک بازدارنده بستگی زیادی به محیط اطراف و نوع فلز دارد. این مواد را به روش های مختلف طبقه بندی می کنند که تعدادی از آنها ذکر می شود.

 

 

 

بازدارنده های خطرناک و بی خطر

 

هر ماده بازدارنده دارای غلظت موثر مشخص و معینی می باشد که در عمل باید با مقادیر کمی بالاتر از آن مورد استفاده قرار گیرد. بازدارنده­های بی خطر آنهایی هستند که اگر کمتر از حد بحرانی افزوده شوند، خاصیت بازدارندگی اندکی نشان می دهند. اما بازدارنده های خطر ناک آنهایی هستند که اگر غلظت آنها کمتر از غلظت بحرانی باشد نه تنها باعث حفاظت نمی شوند، بلکه باعث حملات شدید و خوردگی های حفره­ای می گردند که مقدار آن بیش از حالتی است که اصلا اضافه نشده باشند.

 

 

 

بازدارنده های کاتدی و آندی

 

این طبقه بندی بر اساس آن كه ماده کندکننده سبب افزایش قطبش واکنش آندی ( کند نمودن حل شدن آهن ) یا واکنش کاتدی ( مثل کم شدن احیا اکسیژن در محلولهای خنثی و یا کاهش تعصید هیدروژن در محلولهای اسیدی ) می شوند، بنا گردیده است.

 

بازدارنده های اکسیدان و غیر اکسیدان.

 

این تقسم بندی بر مبنای توانایی انها در روئین سازی فلز می باشد.

 

بازدارنده های آلی و معدنی

 

تفاوت محیطهای خنثی و اسیدی

 

خوردگی فلزات در محیط های خنثی و اسیدی دارای دو اختلاف عمده می باشد. اول آنکه در محیط خنثی عمده ترین واکنش کاتدی، احیاء اکسیژن محلول و تولید یون هیدروکسید می­باشد، در حالی که این واکنش در محیط های اسیدی احیاء بودن هیدروژن به گاز هیدروژن است. دوم آنکه در حالت خنثی سطح فلز از فیلمهای اکسیدی، هیدروکسیدها، یا نمک های کم محلول پوشیده می شود ولی در محیط های اسیدی این اکسیدها محلول می باشند. به دلیل این اختلاف مکانیسم، بازدارنده­های محیطهای خنثی و اسیدی از یکدیگر متمایزند. اساس محافظت و بازدارندگی در محیطهای خنثی، ایجاد ترکیبات پایدار روی سطح فلز می باشد.

 

عوامل موثر در باز دارندگی

ماهیت سطح فلز:

سطوح صاف و تمیز غالبا به بازدارنده کمتری احتیاج دارند، کثیف بودن سطح فلز سبب نرسیدن بازدارنده به سطح فلز شده و راندمان عمل کاهش می یابد. شستشوی شیمیایی، روش مناسبی جهت زدودن این آلودگی ها می باشد.

 

 

 

ماهیت محیط

 

چنانچه در محیط خورنده، مواد شیمیایی دیگری نیز وجود داشته باشد، باید دقت شود که بازدارنده و آن مواد واکنشهای متقابلی روی هم نداشته باشند. مثلا وقتی از ضد یخ نوع گلیکول استفاده می­شود، نباید از کروماتها استفاده نمود. زیرا کرومات­ها باعث اكسایش ضد یخ شده و ضمن آن کروم شش به کروم سه تبدیل می شود که نتیجتا از قدرت باز دارندگی آنها کاسته خواهد شد. همچنین وجود بعضی از آنیونهای خورنده مثل کلرید و سولفات می تواند قدرت بازدارنده را کاهش و میزان مصرف آنرا افزایش دهد.

 

 

غلظت بازدارنده

 

باید توجه نمود که در اغلب موارد چنانچه غلظت بازدارنده از حد بحرانی کمتر باشد، خود باعث تشدید خوردگی می شود. از جمله این موارد بازدارنده های آنیونی می باشند. به طور کلی سرعت خوردگی در اثر افزایش غلظت بازدارنده ها کم شده و حفاظت افزایش می یابد. اگرچه به ندرت مشاهده شده است که، افزایش زیاد غلظت بازدارنده، سبب تسریع خوردگی مي­شود.

pH سیستم :

 

تمام بازدارنده ها در محدوده معینی از pH بیشترین راندمان را دارند و لذا pH محیطهای خنثی باید به طور مرتب کنترل شود. مثلا نیتریت ها قدرت بازدارندگی خود را در pH کمتر از 5/5 از دست می دهند. این مقدار برای پلی فسفات ها 5/7 – 5/6 و برای کروماتها حدود 5/8 می باشد.

 

 

درجه حرارت سیستم

 

به طور کلی سرعت خوردگی با افزایش دما زیاد می­شود. معلوم شده است که خوردگی در آب به مقدار زیادی توسط نفوذ اکسیژن به منطقه کاتدی کنترل می شود. واضح است که هر عاملی که روی سرعت نفوذ اثر بگذارد، بر سرعت خوردگی نیز موثر خواهد بود. مشاهده شده است که به ازای هر30 درجه افزایش دما، سرعت خوردگی آهن دو برابر می شود. لذا با افزایش دماي سیستم، غلظت مورد نیاز بازدارنده نیز افزایش می یابد.

 

 

اثر میکرو ارگانیسمها

 

حضور میکروارگانیسمها می تواند سه اثر عمده در محلولهای آبی داشته باشد:

 

1- برخی از آنها می توانند مستقیما در خوردگی فلزات شرکت کنند. مثل باکتریهای احیا کننده سولفات در محیط غیر هوازی یا باکتریهای آهن خوار در محیط های هوازی. نتیجه این فعالیت، تجمع با کتریها در یک محل و ایجاد خوردگی حفره ای می باشد.

 

2- از بین رفتن و مصرف بازدارنده توسط باکتریها.

 

3- ایجاد لجن ناشی از تجمع میکروارگانیسمها، تقلیل جریان آب در لوله و رشد و نمو جلبکها.

 

بسیاری از بازدارنده ها خواص خود را در حضور یک یا چند عامل فوق از دست می دهند. در چنین حالتی ضروری است که از باکتری کشهای مناسب، استفاده نمود.

 

 

تشکیل رسوب

 

تشکیل رسوبات ضخیم نمکهای کلسیم و منیزیم در داخل لوله­ها نه تنها باعث کاهش انتقال حرارت در رادیاتورها و برجهای خنک­ کننده می شود، بلکه از رسیدن بازدارنده به سطح فلز نیز ممانعت به عمل آورده و باعث کاهش راندمان بازدارنده نیز می شود. استفاده از مواد ضد رسوب مثل پلی فسفاتها و یا سیلیکاتها و همچنین کنترل pH روشهای مناسبی جهت کنترل رسوب می باشند.

 

 

اثر سرعت حرکت مایع

 

سرعت حرکت مایع، فقط بر آن دسته از واکنشهای خوردگی موثر است که تحت کنترل قطبش غلظتی باشند. برای فلزات و آلیاژهای آهنی اغلب سرعت انتقال اکسیژن از توده محلول به سطح فلز کنترل کننده سرعت خوردگی می باشد. در حالی که براي فلزات نجیب مثل مس و آلیاژهای آن، نفوذ یون فلزی از سطح به محلول، کنترل کننده سرعت خوردگی می باشد. به طور کلی بیشتر بازدارنده­ها در شرایط کمبود اکسیژن عملکرد بهتری دارند. عموما افزایش سرعت حرکت مایع باعث افزایش نفوذ بازدارنده به سطح فلز می شود. لذا محلولهای ساکن به غلظت بیشتری از بازدارنده نیاز دارند.

 

 

- اختلاط بازدارنده ها

 

اغلب استفاده از مخلوط چند بازدارنده، نتایج مطلوبتری ارائه می دهد. مثلا مخلوطی از بازدارنده­های کاتدی نظیر نمکهای فلزاتی مثل روی، منیزیم و... و بازدارنده های آندی مثل آنیونهای کرومات، فسفات و نیتریت، باعث افزایش قابل ملاحظه ضریب بازدارندگی می شوند.

 

 

- نحوه عملکرد بازدارنده های کاتدی و آندی :

 

از آنجا که در محلولهای خنثی واکنش کاتدی عمدتا احیاء اکسیژن و تولید هیدرو کسید می باشد، بنابراین باكاهش انتقال اکسیژن به سطح فلز، می توان شدت خوردگی را تا حد زیادی کاهش داد. در این مورد استفاده از نمکهای فلزاتی مثل روی، منیزیم، منگنز یا نیکل باعث می شود تا یون این فلزات با یون هیدرو کسید تولید شده در کاتد ترکیب شده و هیدروکسیدهای نا محلول ایجاد نمايد که به صورت فیلمی نازک سطح کاتد را بپوشانند. نمک های منیزیم و کلسیم که همواره در آبهای طبیعی حضور دارند نیز ممانعت کننده کاتدی می باشند.

 

بازدارنده های کاتدی جزء بازدارنده های بی خطر محسوب می شوند. حضور آنیونهای کلرید و سولفات تاثیر چندانی بر آنها نداشته و فیلم تشکیل شده توسط آنها غالبا ضخیم و قابل روئت است. باید توجه نمود که هر گونه کاهش pH یا افزایش CO2محلول می تواند این اثر را از بین ببرد. مکانیسم عمل بازدارنده های آندی بر اساس واکنش یونهای فلزی خورده شده با بازدارنده و ایجاد فیلم محافظ ( روئین ) روی آند می­باشد. این گروه شامل آنیونهای اکسیدان نظیر کروماتها، نیتراتها و آنیونهای غیراکسیدان مثل فسفاتها، سیلیکاتها، بنزوات ها و مو لیبداتها می­باشند. این مواد در محیطهای خنثی و قلیایی به کار می روند. عواملی مثل در جه حرارت بالا، مقدار زیاد کلرید ها و یا غلظت زیاد یونهای هیدروژن، می توانند سبب ناپایداری لایه و افزایش حلالیت آن شوند. این دسته از بازدارنده­ها جزء بازدارنده­های خطر ناک محسوب می شوند و در صورت ناکافی بودن باعث خوردگی شدید حفره­ای می گردند .

- نتيجه­گيري

 

شناخت پديده خوردگي به ويژه در صنايع، لوله­كشي آب شهري، موتور خودروها و ... و نيز روشهاي مقابله با آن مي­تواند نقش مهم و عمده­اي در جلوگيري از خسارات بسيار اين پديده ايفا نمايد. اين مقاله تاكيد مي­كند كه پديده خوردگي بسيار پيچيده­تر از آن چيزي است كه معمولا در كتابهاي درسي دبيرستاني بحث مي­شود. در واقع مطالعه عميق اين پديده يكي از گرايشهاي مهندسي شيمي در مقطع كارشناسي ارشد مي­باشد و آشنايي دبيران با آن ميتواند باعث ايجاد انگيزه­هاي قوي در دانش­آموزان علاقه­مند به علم شيمي شود.

 

 

 

 

 

مراجع

 

 

 

1- كنترل خوردگي در صنايع جلد اول ،‌تأليف دكتر سيد محمد سيد رضي، ناشر :‌انجمن خوردگي ايران‌ ، چاپ دوم1376

 

2- مهندسي خوردگي ،‌تأليف مارس . ج. فونتانا ترجمه دكتر احمد ساعتچي ناشر جهاد دانشگاهي واحد صنعتي اصفهان ،‌تابستان 1382

 

3- نقش آب و كنترل خوردگي در صنايع تاليف سيد احمد پيشنمازي ،‌انتشارات اركان بهار 1377.

 

4- فصلنامه كامپوزيت

Link : http://www.abualisina.blogfa.com/post-6.aspx

 

 

بخش دوم ::

خوردگی چیست؟

 

خوردگی در زبان فارسی ترجمه واژه ای انگلیسی است که معنای آن جویده شده و گاز گرفته شده است. به نظر می‌رسد ظاهر قطعه خورده شده ، این تداعی معنایی را سبب شده باشد. برای بیشتر مردم، خوردگی با مصادیقش شناخته می‌شود، از قبیل زنگ زدگی و سیاه شدن قاشقهای نقره‌ای. در واقع خوردگی همه اینها هست، اما به‌تنهایی هیچ یک نیست. بطور مثال ، زنگ زدگی فقط به خوردگی آلیاژهای آهن اطلاق می‌شود.

 

استاندارد ایزو 8044 ، خوردگی را بدین شکل تعریف می‌کند:

««واکنش فیزیکی- شیمیایی متقابل بین فلز و محیط اطرافش که معمولا دارای طبیعت الکتروشیمیایی است و نتیجه‌اش تغییر در خواص فلز می‌باشد. این تغییرات خواص ممکن است منجر به از دست رفتن عملکرد فلز ، محیط یا دستگاهی شود که این دو ، قسمتی از آن را تشکیل می‌دهند. »»

 

ترمودینامیک و خوردگی

 

ترمودینامیک یکی از رشته های فیزیکی - شیمی است. یکی از ویژگی‌های علم ترمودینامیک این است که می‌تواند پیش‌بینی کند که آیا واکنشهای خاصی رخ خواهند داد یا نه. تعیین زمانی واکنشی که ترمودینامیک ، انجام آن را پیش بینی می‌کند، موضوع علم سینتیک است. خوردگی را می‌توان میل ترمودینامیکی برای بازگشت به اصل خود فلز دانست و آن را چنین توضیح داد:

فلزات اکثراً به شکل ترکیبات شیمیایی در سنگهای معدنی موجود هستند. فلز در این حالت به خاطر وضعیت ترمودینامیکی خود ، حالت پایدار دارد، یعنی از نظر ترمودینامیکی اگر نیرویی از خارج بر سنگ معدن وارد نشود، فلز میل دارد که در سنگ بماند و حالت ترکیبی خود را حفظ نماید. وقتی سنگ معدن از معدن جدا می‌شود، طی فرآیندهای خاصی ، فلز از سنگ استخراج می‌شود و به حالت فلز خالص در می آید.

عمل استخراج فلز ، از نظر شیمیایی یک فرآیند الکترون گیری یا احیا به حساب می‌آید. به این ترتیب فلز موجود در سنگ معدن ، الکترون می‌گیرد و به حالت فلز خالص در می‌آید. اما در اینجا وضعیتی ناگوار وجود دارد: الکترونهایی که طی فرآیند استخراج گرفته شده‌اند، برای فلز به شکل مهمان ناخوانده در می‌آیند. فلز علاوه بر الکترونهایی که خود دارد، الکترونهای زیادتری را نیز طی استخراج به سوی خود فرا خوانده، با مهمان کردن الکترونهای اضافی از چنگ سنگ گریخته است. اما این مهمانان تبدیل به ناخواستگانی شده‌اند که فلز دائما در جستجوی راهی برای بیرون راندن آنهاست. به زبان ترمودینامیکی ، بی‌قراری فلز را ناپایداری ترمودینامیکی می‌نامند.

هنگامی که فلز موفق به از دست دادن الکترون می‌شود، واکنش اکسیداسیون رخ می‌دهد و می‌گویند خوردگی اتفاق افتاده است. وقتی فلز خورده شد، آن چه از واکنش باقی می‌ماند (اصطلاحا محصولات خوردگی) به لحاظ ترمودینامیکی پایدار خواهد بود و از این نظر مانند فلز در حالت معدنی (در حالتی که به شکل ترکیب در سنگ معدن وجود داشت) رفتار می‌کند.

جالب آن که از نظر شیمیایی نیز محصولات خوردگی مثل سولفات آهن ، اکسید روی و غیره ، همان ترکیباتی هستند که در سنگ معدن فلز یافت می‌شود.

 

انواع خوردگي فلزات

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 :

خوردگي يكنواخت Uniform Attack

خوردگي گالوانيك يا دو فلزي Galvanic Two Metal. Corrosion

خوردگي شياري Crevice Corrosion

حفره‌دار شدن Pitting

خوردگي بين دانه‌اي Inter Granular. Corrosion

جدايش انتخابي Selective Leaching

خوردگي سايشي Erosion Corrosion

خوردگي توأم با تنش Stress Corrosion

خسارت هيدروژني Hydrogen damage

 

 

1- خوردگي يكنواخت

خوردگي يكنواخت معمول‌ترين و متداول‌ترين نوع خوردگي است معمولاً به وسيله يك واكنش شيميايي يا الكتروشيميايي به طور يكنواخت در سرتاسر سطحي كه در تماس با محلول خورنده قرار دارد، مشخص مي‌شود. فلز نازك و نازك‌تر شده و نهايتاً از بين مي‌رود يا تجهيزات مورد نظر منهدم مي‌شوند. مانند خورده شدن يك قطعه فولادي يا روي در داخل يك محلول رقيق با سرعت يكساني در تمام نقاط قطعه خورده مي‌شود. اين نوع خوردگي بالاترين آمار را دارد و عمر تجهيزات خورده شده را با قرار ددن نمونه‌هايي در داخل محلول خورنده مي‌توان تخمين زد.

 

 

روش جلوگيري از خوردگي يكنواخت

خوردگي يكنواخت را به سه طريق مي‌توان كنترل و يا كم كرد كه ممكن است يك نوع و يا دو نوع را با همديگر انجام داد.

انتخاب مواد و پوشش صحيح، به وسيله ممانعت‌كننده‌ها، استفاده از حفاظت كاتدي

 

 

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 مقاوم‌تر 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 مطرح 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.

 

 

2- 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 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

Ø نيروي الكتروموتوري : که کاملا" در بالا اشاره شد .

Ø 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...

Ø 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.

Ø 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.

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 و بيشتر 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)

 

 

3- خوردگي شياري

اكثراً در شيارها و نواحي ديگري روي سطح فلز كه حالت مرده SHELDED AREAS دارنده و در معرض محيط خورنده قرار مي‌گيرند خوردگي موضعي شديدي اتفاق مي‌افتد.اين نوع خوردگي معمولاً همراه با حجم‌هاي كوچك محلول‌ها يا مايعات كه در اثر وجود سوراخ سطوح واشرها، محل روي هم قرار گرفتن دو فلز LAPJOINIS، رسوبات سطحي و شيارهاي زيرپيچ، مهره‌ها و ميخ پرچ‌ها ساكن شده‌اند (حالت مرده) مي‌باشد اتفاق مي‌افتد به همين دليل اين نوع خوردگي، خوردگي شياري يا لكه‌اي يا واشري نيز مي‌گويند.

عوامل مؤثر در خوردگي شياري

عوامل مؤثر در اين نوع خوردگي در جدول زير خلاصه شده است:

روش‌هاي جلوگيري از خوردگي شياري

براي اتصالات به جاي پرچ‌كاري يا پيچ و مهره از جوشكاري با نفوذ كامل مذاب به داخل درزها استفاده شود.

شيارها را در محل روي هم قرار گرفتن دو فلز با جوشكاري مداوم، كالك كردن CAULKING و يا لحيم‌كاري بپوشانيد.

از ته‌نشين شدن مواد و تجمع آن‌ها در كف تانك‌ها و مخازن جلوگيري شود.

از ايجاد گوشه‌هاي تيز و نواحي مرده و ساكن در تجهيزات بپرهيزيد.

بازرسي و تميز تمودن مرتب تجهيزات

حذف جامدات معلق در فرآيند كارخانه‌ها

در مرحله خوابيدن كارخانه، مواد جاذب رطوبت WET PACKING MATERIALS را حذف نمائيد.

در صورت امكان، محيط يكنواخت به وجود بياوريد مثلاً در پشت بند BACKFILL كردن يك خط لوله.

هر جا كه ممكن باشد از واشرهاي جامد كه جاذب رطوبت نيستند NONABSOKBENT مانند تفلون استفاده نمائيد.

 

 

4- حفره‌دار شدن

حفره‌دار شدن نوعي خوردگي شديداً موضعي است كه باعث سوراخ شدن فلز مي‌شود. اين سوراخ‌ها ممكن است قطرهاي مختلفي داشته باشند، اما در اكثر موارد قطر آن‌ها كوچك است.حفره‌ها گاهي مجزا بوده و گاهي آنقدر نزديك هم هستند كه سطح زبري به وجود مي‌آورند. معمولاً در صورتي كه قطر دهانه محل خورده شده تقريباً مساوي يا كمتر از عمق آن باشد شكل حاصل را حفره مي‌نامند.

خصوصيات حفره‌ها

حفره‌ها معمولاً در جهت نيروي جاذبه رشد مي‌كنند اكثر حفره‌ها روي سطوح افقي به وجود آمده و به پائين رشد مي‌كنند.

دوره شروع INITIATION حفره‌دار شدن معمولاً طولاني است و بسته به فلز و محيط اين دوره‌ها بين چندين ماه يا سال طول مي‌كشد ولي پس از تشكيل به سرعت رشد مي‌كنند.

حفره‌ها موقع رشد تمايل به خالي كردن زير سطح فلز UNDERCUT دارند و با سرعت دائماً افزاينده‌اي به داخل نفوذ مي‌كنند.

حفره‌دار شدن در اثر يك واكنش آندي منحصربفرد است. اين نوع خوردگي اتوماتيك است. يعني واكنش‌هاي خوردگي در داخل حفره شرايطي را به وجود مي‌آورند كه محرك ادامه خودشان هستند.

اكثر انهدام‌هاي ناشي از حفره‌دار شدن در اثر كلرورها و يون‌هاي حاوي كلر مي‌باشند. بنابراين در محيط‌هاي آبي و نمك‌دار و هيپوكلريت‌ها (مواد سفيدكننده) BLEACHES اين نوع خوردگي زياد مي‌شود.

حفره‌دار شدن معمولاً‌به همراه محيط خورنده در حالت ساكن و مرده مثل مايع درون يك تانك يا مايع جمع شده در يك قسمت غيرفعال سيستم لوله‌كشي اتفاق مي‌افتد.افزايش سرعت حركت محيط خورنده غالباً اين نوع خوردگي را كاهش مي‌دهد، مثلاُ يك پمپ از جنس فولاد زنگ نزن كه براي انتقال آب دريا به كار مي‌رود. اگر دائماً كار كند عمر بيشتري خواهد داشت تا در حال توقف‌هاي طولاني مدت (از نظر خوردگي).

چون حفره‌دار شدن يك نوع خوردگي موضعي و متمركز است آزمايشات معمولي اندازه‌گيري تقليل وزن را نمي‌توان براي ارزيابي يا حتي مقايسه در مورد آن به كار برد چون تقليل وزن فلز خيلي كم بوده و عمق نفوذ را نشان نمي‌دهد.گرفتن عمق ميانگين نيرو روش ضعيفي مي‌باشد زيرا همواره عميق‌ترين حفره است كه باعث انهام مي‌گردد.بنابراين مبناي اندازه‌گيري بايد عميق‌ترين حفره موجود باشد.

 

 

مكانيزم خوردگي حفره‌اي

براي توضيح مكنيزم خوردگي حفره‌اي مي‌توان آن را در دو بخش اوليه يعني شروع تشكيل حفره و بخش دوم كه شامل فعاليت‌هاي اتوكاتاليتيك مي‌باشد بررسي نمود.

بخش اوليه: پيدايش حفره INITIATION

يك قطعه فلز M عاري از هر گونه سوراخ يا حفره را در نظر بگيريد كه در داخل محلول كلرورسديم اكسيژن‌دار فرو برده شده است. اگر به هر دليلي سرعت انحلال فلز بطور لحظه‌اي در يك نقطه خاص بالاتر باشد يون‌هاي كلر به اين نقطه مهاجرت مي‌كنند. چون يو‌هاي كلر انحلال فلز را تسريع مي‌كنند شرايط مساعدي براي خوردگي سريع‌تر فلز در آن نقطه فراهم مي‌شود.سرعت انحلال ممكن است در اثر يك خراش سطحي يا يك نابجائي كه به سطح رسيده است يا نواقص ديگر يا غير يكنواختي تركيب شيميائي محلول بطور لحظه‌اي در يك نقطه باشد.واضح است كه در هر مرحله شروع و مراحل اوليه رشد يك حفره، شرايط تا حدودي ناپايدار مي‌باشد.غلظت موضعي و بالاي يون‌هاي كلر و هيدروژن ممكن است در اثر جابجائي ناگهاني محلول از بين بروند، زيرا هنوز عمق حفره آنقدر نشده است كه محلول موجود در آن ساكن شده و از جريان محلول اصلي در امان بماند.

بخش دوم: خاصيت خودتكثير حفره‌ها SELF STMULATING SELF PROPAYATINGS

اين پديده پس از تشكيل حفره با عمق مناسب كه موجب ساكن بودن سيال در آن شود شورع مي‌شود. براي توضيح اين بخش شكل ذيل را در نظر بگيريد.فلز M به وسيله محلول نمك طعام اكسيژ‌دار AERATED در معرض حفره‌دار شدن قرار دارد.انحلال سريع فلز در داخل حفره واقع شده در حالي كه احيا اكسيژن روي سطح مجاور انجام مي‌شود، اين واكنش خوردگي خود محرك و خود تكثير مي‌باشد.انحلال سريع فلز در داخل حفره باعث ايجاد بار مثبت اضافي در اين ناحيه مي‌شود كه در نتيجه براي برقراري تعادل الكتريكي يون‌هاي كلر به داخل حفره مهاجرت مي‌كند. بدين ترتيب در داخل حفره غلظت بالائي از MCL ايجاد مي‌شود و در نتيتجه هيدروليز غلظت بالائي از به وجود مي‌آيد.

 

 

اكسيداسيون

احياء

يون‌هاي هيدروژن و كلر باعث تسريع انحلال اكثر فلزات و آلياژها مي‌گردند و شتاب واكنش با گذشت زمان زيادتر مي‌شود. چون قابليت انحلال اكسيژن در محلول‌هاي غليظ تقريباً صفر است. هيچ‌گونه احيا اكسيژن در داخل حفره صورت نمي‌گيرد. واكنش كاتدي احيا اكسيژن در داخل حفره صورت نمي‌گيرد. واكشن كاتدي احيا اكسيژن روي سطح خارجي مجاور حفره باعث محافظت آن سطوح در مقابل خوردگي مي‌شود، به عبارتي حفره‌ها بقيه سطح فلز را حفاظت كاتدي مي‌كننند و به همين دليل خوردگي حفره در جهت جاذبه زمين رشد مي‌كند.

شكل2-3: فرآيندهاي اتومتيك در داخل يك حفره (شكل روي جلد)

 

 

روش‌هاي جلوگيري از خوردگي حفره‌اي

Ø كليه روش‌هائي كه براي مبارزه با خوردگي شياري ذكر گرديد در اين نوع خوردگي نيز مؤثر مي‌باشد.

Ø استفاده از آلياژهائي كه در برابر حفره‌دار شدن بسيار مقاوم مي‌باشند.

اين نوع آلياژها عبارتند از:

الف: فولاد زنگ نزن نوع ٣٠٤

ب: فولاد زنگ نزن نوع ٣١٦

ج: هستوليF، نيونل يا دوريمت ٢٠

د: هستولي C، يا كلريمت ٣

ه - تيتانيم

نکته : افزودن ممانعت‌كننده بايد با دقت خاصي صورت گيرد به دليل اينكه اگر خوردگي كاملاً متوقف نگردد، حفره‌دار شدن تشديد مي‌شود.

 

5- خوردگي بين دانه‌اي

در مبحث متالورژيكي در رابطه با دانه‌ها (كريستال‌ها) و مرزدانه‌ها توضيحاتي داده شد.اگر يك فلز در يك شرايط خاص ناپايدار شده و در نتيجه خورده شود، چون مرزدانه‌ها معمولاً كمي فعال‌تر از خود دانه‌ها مي‌باشند، بنابراين خوردگي يكنواخت به وجود مي‌آيد اما تحت بعضي شرايط، مرزدانه‌ها نسبت به دانه‌ها خيلي فعال‌تر مي‌شوند و خوردگي بين دانه‌اي به وجود مي‌آيد.خوردگي موضعي و متمركز در مرزدانه‌ها يا نواحي نزديك به آن‌ها در حالي كه خود دانه‌ها يا اصلاً خورده نشده‌اند يا كم خورده شده‌اند خوردگي را بين دانه‌اي مي‌نامند، آلياژ پودر مي‌شدو (دانه‌ها يا كريستال‌ها جدا مي‌شوند) و يا استحكام خود را از دست مي‌دهند.

 

 

خصوصيات خوردگي بين‌دانه‌اي

Ø خوردگي بين‌دانه‌اي به وسيله ناخالصي‌هاي موجود در مرزدانه‌ها، غني شدن يا فقير شدن DEPLETION مرزدانه‌ها نسبت به يك عنصر آلياژي در اين نواحي واقع مي‌شود. مثلاً فقير شدن مرزدانه‌ها نسبت به كرم باعث خوردگي بين دانه‌اي فولادهاي زنگ نزن مي‌گردد.

Ø اين پديده در حالت‌هاي حساس شدن SENSITIZATION فلزات به وجود مي‌آيند. مثلاً فولاد زنگ نزن ٨-١٨ در محدوده‌ي 950 تا 450 اگر حرارت داده شوند حساس شده و مستعد خوردگي بين دانه‌اي مي‌باشد.

روش‌هاي جلوگيري از خوردگي بين‌دانه‌اي

به دليل اينكه اين خوردگي بيشتر در فولادهاي زنگ نزن اتفاق مي‌افتد سه روش جلوگيري آن را در اين مورد ذكر مي‌كنيم:

در درجه حرارت بالا فلز تحت عمليات حرارتي محلولي قرار داده شود و سپس در آب سريع سرد شود.

اضافه كردن عناصري كه تمايل شديدي به واكنش و يكنواخت كردن آلياژ دارند اين عناصر را پايداركننده‌ها STABILIZERS مي‌نامند.

تقليل كربن فولاد به كمتر از ٠٣/٠ درصد تا كاربيد كافي براي به وجود آمدن خوردگي بين دانه‌اي به وجود نيايد.عمليات حرارتي محلولي در صنعت، مشتمل بر حرارت دادن در ١٠٥٠ درجه سانتگراد تا ١١٥٠ و سپس سرد كردن سريع در آب مي‌باشد. در اين درجه حرارت‌ها كاربيد كرم حل مي‌شود و در نتيجه آلياژ همگن‌تر و يكنواخت‌تر به دست مي‌آيد.

 

 

 

 

6- جدايش انتخابي Selective Leaching

جدايش انتخابي، جدا شدن يكي از عناصر آلياژي از آلياژ جامد در فرآيند خوردگي مي‌باشد. مانند جدا شدن روي از آلياژهاي برنج كه به زدايش روي DEZINCIFICATION معروف است. برنج زرد معمولي از تقريباً ٣٠% درصد روي و ٧٠% درصد مس تشكيل يافته است. زدايش روي به سهولت با چشم غيرمسلح مي‌توان تشيخص داد، زيرا آلياژ قرمز رنگ مسي حاصل مي‌شود كه از رنگ زرد اصلي آلياژ تميز مي‌باشد.دو نوع زدايش روي وجود دارد كه به سهولت قابل تشخيص هستند.نوع لايه‌اي يا يكنواخت و نوع موضعي PLUG TYPE در نوع لايه‌اي يك سري لايه داخلي كه تيره‌تر از ساير نقاط مي‌باشد مشخص مي‌گردد، اين همان قسمتي است كه روي خود را از دست داده و لايه خارجي برنج زرد خورده نشده است.در نوع موضعي به صورت ناحي تيره سوراخ‌هائي هستند كه در آن محلول‌ها روي از دست رفته است و در سطح فلز پراكنده و مشخص مي‌باشند كه به صورت لكه‌لكه ظاهر مي‌شوند. نوع لايه‌اي بيشتر در برنج‌هائي كه درصد روي آن‌ها بالاتر است و در محيط‌هاي اسديي واقع مي‌شود اتفاق مي‌افتد و نوع موضعي اغلب در برنج‌هائي كه مقدار روي آن‌ها كم است و در شرايط خنثي، قليائي يا كمي اسيدي قرار دارند اتفاق مي‌افتد.در كل مكانيزم زدايش روي را مي‌توان مشتمل بر سه مرحله دانست:

انحلال برنج (بر اساس فعال بودن روي و نجيب بودن مس)، باقيماندن روي در محلول، راسب شدن مس روي سطح برنج

 

 

گرافيته شدن

گاهي اوقات چدن خاكستري جدايش انتخابي از خود نشان مي‌دهد مخصوصاً در محيط‌هائي كه از نظر خوردگي نسبتاً متوسط مي‌باشند.به نظر مي‌رسد كه سطح چدن گرافيته شده، زيرا سطح چدن ظاهر گرافيتي به خود گرفته و به سهولت مي‌توان به وسيله قلم تراش آن را تراشيد، به همين دليل اين پديده را گرافيته شدن و گاهي خوردگي گرافيتي گويند كه اين نام‌گذاري غلط مي‌باشد و در واقع جدايش انتخابي كربن از آلياژ چدن مي‌باشد.

روش‌هاي جلوگيري از جدايش انتخابي

كم كردن خوردگي محيط مثلاً حذف اكسيژن

 

 

حفاظت كاتدي

اضافه كردن فلزي ديگر به آلياژ. مثلاً اضافه كردن ١% درصد قلع به برنج ٣٠-٧٠

استفاده از ممانعت‌كننده مانند افزودن مقادير كمي آرسنيك و آنتيموان يا فسفر به آلياژ برنج

براي محيط‌هائي بسيار خورنده كه زدايش روي در آن‌ها اتفاق مي‌افتد يا براي قطعاتي كه از اهميت بالائي برخوردارند و نبايد به هيچ وجه خورده شوند از كوپرونيكل‌ها استفاده مي‌كنند.

· كورپرونيكل‌ها آلياژ ٧٠% تا ٩٠% درصد مس و ٣٠% تا ١٠% درصد نيكل مي‌باشد. CUPRANICEL

 

 

7-خوردگي سايشي

خوردگي سايشي عبارت است از سرعت يافتن يا افزايش سرعت خوردگي يا از بين رفتن يك فلز در اثر حركت نسبي بين يك مايع خورنده و سطح فلز.معمولاً اين حركت خيلي سريع است و اثرات سايش مكنيكي و يا سائيده شدن وجود دارد. يون‌هاي فلزي حل شده روي سطح فلز در اثر حركت روي سطح باقي نمي‌ماند، يا محصولات جامد حاصل از خوردگي از سطح فلز به طريق مكانيكي كنده مي‌شوند.گاهي اوقات حركت باعث تقليل سرعت خوردگي مي‌گردد. مخصوصاً موقعي كه تحت شرايط ساكن خوردگي موضعي اتفاق بيافتد. اما اين خوردگي سايشي نيست زيرا سرعتد خوردگي افزايش نيافته است.

 

 

خصوصيات خوردگي سايشي

خوردگي سايشي داراي ظاهري شيادار GULLIES، موجي شكل، سوراخ‌هاي كروي شكل و ناهموار مي‌باشد كه در جهت خاصي قرار گرفته‌اند.

بيشتر در فلزاتي كه سختي پائيني دارند و به سهولت صدمه مي‌بينند مانند مس و سرب روي مي‌دهد.

كليه تجهيزاتي كه در تماس با مايعات متحرك مي‌باشند در معرض خوردگي سايشي قرار دارند مانند سيستم‌هاي لوله‌كشي مخصوصاً زانوها ELBOW، پيچ‌ها BENS، سه راهي‌ها TESE، شيرها VALVES، پمپ‌هاي دمنده، دستگاه‌هاي گريز از مركز،پروانه‌هاIMPELLERS،به هم‌زن‌ها AGITATORS، تانك‌هاي متحرك AGITATED، لوله‌هاي مبدل حرارتي مانند بويلرها و كندانسورها، پره‌هاي توربين، افشانه‌ها، دودكش‌ها، گيوتين‌ها GUTTERS، زره‌هاي آسياب PLATES WEAR و تجهيزاتي كه در معرض پاشيدن (SPRAY) قرار مي‌گيرند.

 

 

عوامل مؤثر بر خوردگي سایشی

پوست‌هاي سطحي:

ماهيت و خواص پوسته‌هاي محافظ سطحي كه روي بعضي فلزات و آلياژها تشكيل مي‌گردد از نظر مقاومت در برابر خوردگي سايشي خيلي اهميت دارد. براي مثال پوسته سطحي كه سخت، متراكم، چسبنده و پيوسته باشد نسبت به موقعي كه پوسته به سهولت سائيده و يا كنده شود حفاظت بهتري به وجود خواهد آورد.

اگر پوسته ترد باشد و تحت تنش ترك بخورد و خرد بشود، ديگر محافظ نخواهد بود و محل مناسبي جهت خوردگي حفره‌اي مي‌شود.

سرعت حركت:

سرعت حركت در خوردگي سايشي نقش مهمي به عهده دارد.افزايش سرعت حركت معمولاً باعث افزايش خوردگي مي‌گردد. اثر سرعت ممكن است تا رسيدن به يك سرعت بحراني صفر يا كم باشد و به مجرد رسيدن به سرعت بحراني به شدت افزايش يابد.معمولاً‌ افزايش سرعت از يك تا چهار فوت بر ثانيه تأثير كمي بر سرعت خوردگي دارد اما سرعت 27/FT/SEC خوردگي شديدي به وجود مي‌آيد كه سرعت را سرعت بحراني مي‌نامند. براي مثال: برنز سيليسيم در آب دريا با سرعت سرعت خوردگي آن 1mdd ميلي‌گرم بر دسي مترمربع به روز مي‌باشد و در سرعت به 2mdd و در سرعت به 254mdd مي‌رسد. بنابراين سرعت سرعت بحراني مي‌باشد كه در آن خوردگي كمترين سرعت را دارد و پس از آن به شدت خوردگي زياد مي‌شود. لازم به ذكر است ذرات معلق در سيال نقش افزاينده دارند. Milligram Per Square Decimeter/ Day

 

 

تلاطم يا آشفتگي: Turbulence

آشفتگي جريان سيال در تماس با سطح فلزات، مخصوصاً در مدخل ورودي لوله‌ها، لبه‌هاي تيز، شيارها، رسوبات، تغيير سريع سطح مقطع به دليل به هم زدن و تلاطم بيشتر مايع نسبت به جريان آرام باعث افزايش خوردگي سايشي مي‌شود.

 

 

برخورد: Impingement

اين پديده اثر خود را در مواقعي بروز مي‌دهد كه تجهيزات بخواهند جهت حركت سيال را تغيير بدهند براي مثال يك زانو كه مي‌خواهد سيال را از حالت عمودي به افقي و يا بالعكس تغيير جهت دهد برخورد شديدي در آن ناحيه ايجاد شده و باعث خوردگي در قسمت مزبور مي‌شود.

مثال‌هاي ديگر پره‌هاي توربين بخار، جداكننده‌هاي تله‌اي اتصالات T در لوله‌كشي‌ها، اجزاي خارجي هواپيماها و غيره...

كاربرد پوشش‌ها:

پوشش‌هاي سخت يا زره‌ها يا روكش‌هاي قابل تعويض، مشروط به اينكه از جنس مقاومي از نظر خوردگي ساخته شده باشند كاربرد مفيدي در خوردگي سايشي دارد.

 

 

8- خوردگي توأم با تنش

در نتيجه اعمال همزمان تنش‌هاي كششي و محيط خورنده روي فلز كه ايجاد ترك‌هاي پراكنده مي‌كند و در نهايت باعث خوردگي آن‌ها مي‌گردد توأم با تنش يا SCC ايجاد مي‌شود. بنابراين ترك‌ها و شكل ترك‌ها CRACK MORPHOLOGY نقش اساسي را در اين نوع خوردگي دارند.

انواع ترك در خوردگي توأم با تنش

در SCC دو نوع ترك كلي ديده مي‌شود:

ترك‌هاي بين‌دانه‌اي INTERGRANULAR

كه اين نوع ترك‌ها در طور مرزدانه‌ها حركت مي‌كنند مانند SCC بين دانه‌اي برنج.

ترك‌هاي ميان دانه‌اي TANSGRANULAR

اين نوع ترك‌ها از داخل دانه‌ها عبور مي‌كنند مانند: SCC ميان دانه‌اي در فولاد زنگ نزن. غالباً در يك آلياژ، هر دو نوع ترك ممكن است به وجود بيايند. نوع ترك بستگي به محيط خورنده و ساختمان فلز دارد.ترك خوردن معمولاً در جهت عمود بر تنش اعملا شده اتفاق مي‌افتد و بسته به ساختمان فلز و تركيب شيميائي محيط خورنده شكل ترك‌ها مي‌تواند به صورت چند شاخه‌اي و يا شاخه شاخه باشند.

 

 

عوامل مؤثر در SCC

١- اثرات تنش

افزايش تنش، زمان شكست را كاهش مي‌دهد و براي هر آلياژ تنشي وجود دارد كه در كمتر از آن شكست اتفاق نخواهد افتاد.حد تنش مجاز براي مصونيت از نظر SCC بستگي به درجه حرارت، تركيب شيميائي فلز و تركيب شيميائي محيط دارد. بطور كلي حد تنش مجاز بين ١٠% تا ٧٠% درصد تنش تسليم است.

٢- زمان شكست

زمان در SCC پارامتر مهمي است، زيرا خسارت فيزيكي مهمي كه در SCC اتفاق مي‌افتد در مراحل نهائي صورت مي‌گيرد. با نفوذ ترك‌ها به داخل فلز سطح مقطع مؤثر فلز كم مي‌شود و در نتيجه تنش افزايش مي‌يابد و نهايتاً شكست نهائي، مكانيكي خواهد بود.

٣- فاكتورهاي محيطي

در حال حاضر الگوي كلي براي محيط‌هائي كه در آلياژهاي مختلف باعث ايجاد SCC مي‌شوند وجود ندارد.

SCC در بعضي محيط‌هاي آبي، نمك‌هاي مذاب، فلزات مذاب، مايعت معدني فاقد آب اتفاق مي‌افتد. وجود اكسيدكننده‌ها غالباً اثر زيادي بر تمايل به ترك خوردن دارد.

٤- فاكتورهاي متالوژيكي

فاكتورهاي مؤثرد ر SCC عبارتند از:

تركيب شيميائي متوسط، طرز قرار گرفتن كريستال‌ها (دانه‌ها)، تركيب و توزيع رسوبات در داخل فلز، واكنش نابجائي‌ها با يكديگر و ميزان پيشروي حالت‌هاي فازي در آلياژها. اين فاكتورها به علاوه تركيب شيميائي محيط و تنش اعمال شده، زمان شكست را تعيين مي‌كنند.

روش‌هاي جلوگيري از SCC

كم كردن تنش تا زير حد مجاز مثلاً با كم كردن باروي فلز يا ضخيم‌تر كردن قطعه

حذف اجزا و ناخالصي‌هاي مضر محيط مانند دگازه كردن، دهينداله كردن يا تقطير نمودن.

استفاده از آلياژ مناسب مثلاً استفاده از اينكونل كه داراي مقدار نيكل بيشتر مي‌باشد به جاي فولاد زنگ نزن

 

 

كاربرد حفاظت كاتدي

اين مورد بايد مواقعي به كار برده شود كه مطمئن باشيم خوردگي در اثر SCC بوده است نه در اثر تردي هيدروژني، زيرا در غير اين صورت حالت عكس دارد.

اضافه كردن ممانعت‌كننده‌ها به سيستم در صورت امكان

در محيط‌هاي خورنده متوسط، فسفات‌ها و ممانعت‌كننده‌هاي آلي و معدني ديگر بطور موفقيت‌آميزي SCC را كاهش مي‌دهند.

ساچمه‌زني (شات بلاست كردن) مثلاً فولاد زنگ نزن ٤١٠ در معرض محلول ٣% نمك طعام در دماي محيط با نوع ٣٠٤ در معرض محلول ٤٢% كلرور منيزيم در ١٥٠ و آلياژ آلومينيوم 7075-T6 در محلول در دماي محيط

· ساچمه‌زني يا شات بلاست كردن عبارت است از ايجاد يك لايه پوسته مناسب در شرايط خاص بر روي فلزات و آلياژهاو اينكونل (يكي از آلياژهاي نيكل) است.

 

 

9- خسارت هيدروژني

خسارت هيدورژني يك اصطلاح كلي است كه دلالت بر خسارت مكانيكي وارد شده به فلز در اثر وجود يا واكنش با هيدروژن دارد. خسارت هيدروژني را به چهار گروه زير تقسيم‌بندي مي‌كنند:

 

 

تاول زدن هيدروژني HYDROGEN BLISTERING

ناشي از نفوذ هيدروژن به داخل فلز كه در نتيجه تغيير شكل موضعي به صورت تاول روي فلز را منجر مي‌شود تاول زدن هيدروژني گويند كه در موارد خاص باعث انهدام كلي فلز مي‌شود.

تردي هيدروژني HYDROGEN EMBRITTLE MENT

تردي هيدروژني نيز در اثر نفوذ هيدروژن به داخل فلز است ولي نتيجه آن از دست دادن انعطاف‌پذيري فلز و استحكام آن مي‌باشد.هيدروژن اتمي تنها عنصري است كه مي‌تواند به درون فولاد يا فلز نفوذ كند.

دكربوره كردن DECARBURIZATION

دكربوره كردن يا از بين رفتن كربن فولاد، غالباً در اثر تماس هيدروژن مرطوب با فلز در درجه حرارت بالا مي‌باشد در اثر دكربوره شدن استحكام كششي فولاد كم مي‌شود.

خوردگي هيدروژني HYDROGEN ATTACK

منظور از واكنش بين هيدروژن و يكي از عناصر آلياژي يا اجزا تشكيل‌دهنده فلز در درجه حرارت‌هاي بالامي‌باشد. مثال كلي درباره خوردگي هيدروژني، تجزيه شدن و پوسيدن مس اكسيژن دار در حضور هيدروژنمي‌باشد و يا خوردگي فولاد در اثر گاز متان ايجاد شده:

مكانيزم تاول زدن هيدروژني

به دليل اينكه تاول زدن هيدروژني بيشتر در صنايع نفت روي مي‌دهد و خسارات زيادي به بار مي‌آورد مكانيزم اين پديده و روش جلوگيري از آن را شرح مي‌دهيم. در ذيل مقطع ديوراه يك تانك كه در داخل آن يك الكتروليت اسيدي و بيرون آن در معرض اتمسفر قرار دارد رسم گرديده است.

به ترتيب مراحل پيدايش تاول هيدروژني را با توجه به شكل شرح مي‌دهيم:

آزاد شدن هيدروژن روي سطح داخلي در اثر واكنش خوردگي يا حفاظت كاتدي.

عبور اتم‌هاي هيدروژن از ديواره تانك به بيرون و تشكيل ملكول هيدروژن در سطح خارجي.

نفوذ DIFFASION اتم هيدروژن به درون ديواره تانك و به تله افتادن در حفره‌ها (نقص متداول در فولادهاي قابي RIMMEDSTEEL)

تشكيل ملكول هيدروژن درون حفره‌ها

افزايش فشار درون حفره‌ها به دليل خارج نشدن ملكول‌هاي هيدروژن و تجمع آن‌ها در حفره.به دليل اينكه فشار تعادلي هيدروژن ملكولي در تماس با هيدورژن اتمي چند صد هزار اتسمفر است باعث انهدام فلزات مهندسي مي‌شود.

 

 

 

پلاريزاسيون

بررسي واكنش‌هاي شيميائي نشان مي‌دهد كه اين واكنش‌ها تمايل دارند به سرعت تعادلي كمتر از سرعت اوليه واكنش برسند. به همين صورت در فعاليت‌هاي خوردگي نيز به دليل اثرات ناشي از محصولات واكنش‌هاي آنديك و كاتديك، روند كند شدن واكنش‌ها ديده مي‌شود. واكنش كاتديك و همراه با آن واكنش كلي خوردگي آهسته‌تر مي‌شود. اگر محصول هيدروژن توليد شده از آن با ايجاد گاز ئيدروژن با ديگر واكنش‌ها با اكسيژن مصرف نشود، در اين حالت گفته مي‌شود اين كاهش سرعت در واكنش از پلاريزاسيون كاتديك نتيجه شده است.بررسي اين اثر با اندازه‌گيري پتانسيل فلز در آن جائي كه واكنش اتفاق مي‌افتد امكان‌پذير مي‌باشد. براي مثال اگر پتانسل سطح كاتدي فلز قبل و بعد از برقراري با سطح آندي آن اندازه‌گيري شود، مشخص مي‌شود كه پتانسيل اندازه‌گيري شده تغييراتي داشته و به مقداري نزديك‌تر به پتانسيل آندي رسيده است.به همين صورت اندازه‌گيري پتانسيل قسمت آندي قبل و بعد از برقراري جريان نشان‌دهنده‌ي نزديك‌تر شدن پتانسيل اين قسمت به پتانسيل قسمت كاتدي مي‌باشد كه مي‌تواند نتيجه افزايش غلظت يون‌هاي فلزي در ناحيه آندي و در مجاورت سطح فلز در حال خورده شدن باشد.دو نوع مختلف پلاريزاسيون يا راه‌هائي كه واكنش‌هاي الكتروشيمي كندتر مي‌شوند وجود دارد. اين دو پلاريزاسيون ناشي از فعاليت و غلظت عوامل مؤثر به واكنش‌ها مي‌باشند.واژه پلاريزاسيون ناشي از فعاليت در نشان دادن فاكتورهاي كند كننده‌ائي كه خودشان از عوامل اصلي واكنش هستند به كار مي‌رود. براي مثال در واكنش احيا يون ئيدروژن كه قبلاً توضيح داده شد، سرعتي كه يون‌هاي ئيدروژن را به گاز ئيدروژن احيا مي‌كند، به عواملي بستگي دارد كه در سرعت انتقال الكترون به سطح فلز مؤثر هستند. اين عوامل شامل نوع فلز، غلظت يون هيدروژن و دماي سيستم مي‌باشد. در حقيقت اختلاف زيادي در قابليت‌هاي فلزات مختلف در انتقال الكترون به يون هيدروژن وجود دارد در نتيجه سرعت تشكيل هيدروژن از سطوح فلزات مختلف كاملاً متفاوت مي‌باشد.در مقابل پلاريزاسيون ناشي از غلظت در مورد عوامل كندكننده واكنش به دليل تغييرات غلظت محلول مجاور سطح فلز، به كار برده مي‌شود.

 

درشكل تشكيل هيدروژن بر روي سطح فلزي كه به سرعت خورده مي‌شود، نشان داده شده است. براي سادگي واكنش‌هاي اكسيداسيون فلز نشان داده نشده است.اگر اين واكنش با سرعت نسبتاً خوبي پيشرفت كند و غلظت يون‌هاي هيدروژن در محلول نسبتاً پائين باشد، مي‌توان ديد كه ناحيه خيلي نزديك به سطح فلز از يون‌هاي ئيدروژن خالي خواهد شد و اين موضوع به دليل آن است كه اين يون‌ها به وسيله واكنش كاتديك مصرف مي‌شوند. تحت اين شرايط واكنش توسط ميزان نفوذ يون‌هاي ئيدروژن به سطح فلز كنترل مي‌شود.پلاريزاسيون ميزان فعاليت، معمولاً فاكتور كنترل‌كننده خوردگي در اسيدهاي قوي است و پلاريزاسيون ناشي از غلظت معمولاً وقتي غلظت عوامل فعال كم باشد، تسلط مي‌يابد براي نمونه در اسيدهاي ضعيف و در آب‌هاي هوادهي شده و محلول‌هاي آبي اثرات اين نوع پلاريزاسيون را مي‌توان ديد. شناخت انواع پلاريزاسيوني كه رخ مي‌دهد بسيار مفيد مي‌باشد بطوري كه مي‌تواند به پيش‌بيني مشخصات سيستم‌هاي خورنده كمك زيادي نمايد.به عنوان مثال، اگر خوردگي به وسيله پلاريزاسيون ناشي از غلظت كنترل گردد، در اين حالت هر تغييري كه موجب افزايش سرعت نفوذ عوامل فعال (مانند ) شود، مي‌تواند باعث سرعت خوردگي گردد. در چنين سيستمي، اين انتظار هم وجود دارد كه آشفته نمودن محلول يا به هم زدن و تكان دادن آن، تمايل به افزايش خوردگي فلز را بيشتر مي‌نمايد.در حالي كه اگر فعاليت واكنش كاتدي كنترل مي‌شود، به هم زدن يا تكان دادن هيچ اثري بر روي سرعت خوردگي نخواهد داشت. شناخت نوع پلاريزاسيون كه واكنش خوردگي را كنترل مي‌كند، به ما اجازه مي‌دهد كه پيش‌بيني‌هاي خيلي مفيد در رابطه با اثرات نسبي بر روي سرعت خوردگي داشته باشيم. بطور كلي مي‌توان گفت: نوع پلاريزاسيوني كه در آند و كاتد رخ مي‌دهد ميزان خوردگي ايجاد شده را در بيشتر پيل‌هاي الكتروشيميائي تعيين مي‌كند.همان‌طور كه قبلاً گفته شد، تأثير مقدار جريان خوردگي بر روي پديده پلاريزاسيون نه تنها به مقدار كلي مقدار جريان بلكه همچنين به دانسيته جريان يا مقدار جريان در واحد سطح هم بستگي دارد. در واقع به راحتي مي‌توان فهميد كه اگر مقدار معيني جريان به صورت متمركز بر روي يك ناحيه كوچك از سطح فلز بسيار بيشتر از زماني است كه همان مقدار جريان بر روري سطح خيلي بزرگ‌تر پراكنده شده باشد.اگر اندازه سطح و مقدار دانسيته جريان در مورد دو فلز فولاد و مس وقتي كه به صورت ورقه يا ميخ پرچ در يك محلول خورنده قرار مي‌گيرند مورد بررسي قرار گرفته است. در حالتي كه ميخ پرچ استيلي براي اتصال ورقه مسي استفاده مي‌شود، دانسيته جريان بر روي ورقه‌هاي مسي داراي سطح كاتديك نسبتاً بزرگ كم خواهد شد، پلاريزاسيون كاتديك بر روي مس مقدار ناچيزي مي‌شود و ولتاژ دو فلز نا همجنس (جفت گالوانيكي) داراي مقداري نزديك به پتانسيل مقدار باز آن‌ها خواهد شد. در همين زمان، دانسيته جريان بر روي پرچ استيلي داراي سطح آنديك كوچك خيلي زياد مي‌شود و نتيجتاً موجب خوردگي خيلي شديد در اين قسمت مي‌شود.برعكس هنگامي كه از پرچ مسي در اتصال دادن ورقه‌هاي استيلي استفاده مي‌شود، دانسيته جريان بر روي پرچ‌هاي مسي كاتد شده زياد مي‌شود در نتيجه به دليل پلاريزاسيون قابل ملاحظه پرچ‌هاي مسي پتانسيل مدار باز جفت گالوانيكي كمتر از مقدار اوليه خواهد شد. در اين حالت جريان آند يك كاهش يافته بر روي ورقه‌هاي استيلي بزرگ پخش مي‌شود و از اثر نامطلوب ناشي از اتصال دو فلز غير هم جنس به شدت كاسته مي‌شود.اندازه‌گيري پتانسيل مدار باز براي پيش‌بيني اندازه و مقدار اثرات ناشي از دو جفت گالوانيكي نامناسب مي‌باشد. به دليل آنكه با اين اندازه‌گيري نمي‌توان اندازه سطح و ميزان اثرات پلاريزاسيون را محاسبه نمود. بلكه اين اندازه‌گيري تنها براي پيش‌بيني جهت چنين اثراتي قابل اطمينان و استفاده مي‌باشد.

 

 

اهميت اكسيژن

اكسيژن شناخت شده‌ترين كاهش دهنده پلاريزاسيون (دي پلاريزر) واكنش‌هاي كاتديك مي‌باشد. نقش اكسيژن را در افزايش خوردگي به آساني با قرار دادن دو قطعه آهن در ٢ ظرف پر شده با آب مي‌توان نشان داد. در داخل ظرف اول لوله‌هائي براي ورود اكسيژن قرار داده شده و در ظرف دوم براي حذف اكسيژن محلول آب با گاز نيتروژن اشباع مي‌شود. پس از آنكه بعد از چند ساعت در دو ظرف گازهاي اكسيژن و نيتروژن وارد گرديد خواهيم ديد كه آهن قرار گرفته در آب بدون اكسيژن براق و روشن باقي مي‌مان. اما آهن قرار داده شده در آب اشباع از اكسيژن شروع به زنگ زدن مي‌كند.اكسيژن موجود در هر محلول يكي از مهمترين فاكتورهاي مؤثر در خوردگي آهن و مقدار زيادي از ديگر فلزات قرار مي‌گيرد. حذف اكسيژن به وسيله عمليات هوازدائي يك وسيله مؤثر جلوگيري مي‌باشد. به عنوان مثال در مورد ديگ‌هاي بخار عمليات هوازدائي و آب ورودي به صورت كامل انجام مي‌شود.

 

 

پيل‌هاي غلظت اكسيژن

نقش اكسيژن در واكنش‌هاي خوردگي، اين حقيقت را نشان داده است كه اكسيژن نه تنها مي‌تواند به انجام شدن و تداوم يك واكنش كاتدي كمك نمايد بلكه مي‌توان موجب گسترش و پيشرفت اين واكنش نيز گردد.

اين واكنش در جايي كه اختلاف در غلظت اكسيژن محلول بر روي قسمتي از سطح فلز نسبت به ساير قسمت‌ها وجود دارد رخ مي‌دهد. از آنجا كه اين واكنش نيز تمايل دارد كه به سمت تعادل پيش برود. تنها راه رسيدن به تعادل به وسيله خوردگي و با كاهش غلظت اكسيژن در جايي كه بيشترين غلظت را دارد امكان‌پذير مي‌باشد. چنين واكنشي مي‌تواند با مصرف اكسيژن انجام شود، در نتيجه جايي كه اختلاف غلظت اكسيژن محلول در دو نقطه روي سطح فلز وجود دارد قسمت‌هائي در تماس با غلظت اكسيژن بيشتر نسبت به قسمت‌هاي در تماس با غلظت اكسيژن كمتر كاتديك مي‌شوند. در اين حالت قسمت‌هاي در معرض غلظت اكسيژن كمتر به صورت آندهايي در يك پيل ناشي از اختلاف غلظت اكسيژن به خوردگي شديدي دچار مي‌شوند.يك پيل ناشي از اختلاف غلظت اكسيژن مي‌توان به سادگي در يك شرايط آزمايشگاهي در دو ظرف مرتبط همانند دستگاهي كه براي اثبات پيل ناشي از اختلاف يون فلز به كار مي‌رود نشان داد.در اين آزمايش قطعات آهن در محلول كلريد سديم در هر دو ظرف قرار داده مي‌شوند. محلول در يك ظرف با اكسيژن و در ظرف ديگر به وسيله نيتروژن اشباع مي‌شود. اين حالت موجب به وجود آمدن اختلاف زيادي در غلظت اكسيژن محلول در تماس با دو قطعه آن مي‌گردد.غلظت زياد اكسيژن در محلول ظرف اول سطح آهن را شديداً نسبت به ظرف دوم كاتديك مي‌سازد. پتانسييل اندازه‌گيري شده ميزان اختلاف در غلظت اكسيژن و اندازه جريان را با توجه به مساحت سطوح فلز مورد نظر و مقاومت مدار تعيين مي‌كند.اختلاف و غلظت اكسيژن مي‌توند به وسيله گراديان سرعت و همچنين وجود شكاف‌ها و درزها ايجاد گردد. محل آندها و كاتدها در اين پيل درست برخلاف پيل غلظت يون‌هاي فلزي مي‌باشد، در اين حالت اين سطوح كاتديك شده و سطوح با قابليت دسترسي كمتر به اكسيژن كه در سرعت كمتري در حال حركت هستند نقش آديك خواهند داشت. به عنوان مثال معمولاً در سطوح نزديك مركز ديسك نوار خوردگي شديدي ديده مي‌شود.

شدت خوردگي به وسيله يك پيل ناشي از اختلاف غلظت اكسيژن در داخل درزهاي يا زير رسوبات بيشتر از خارج آن مي‌باشد. مشابه حالت قبلي در اين مورد نيز حل آندها و كاتدها برخلاف پيل حاصل از اختلاف و غلظت يون‌هاي فلزي مي‌باشد. اين اختلاف بين دو نوع پيل غلظتي پيش‌بيني شدت و محل خوردگي ناشي از فعاليت آن‌ها را پيچيده مي‌نمايد.به صورت يك قانون كلي، آن فلزاتي كه در بالاي سري الكتروموتيو قرار گرفته‌اند به عنوان مثال آهن با احتمال زيادتري براي حملات شديد ناشي از پيل‌هاي اختلاف غلظت اكسيژن مساعد مي‌باشند. در حالي كه آن دسته از فلزاتي كه در سمت پائين سري فوق قرار مي‌گيرند به عنوان مثال مس، در مقابل فعاليت پيل اختلاف يون فلز آسيب‌پذيرتر مي‌باشند.فلزات و آلياژهاي قرار گرفته در محدوده وسط به عنوان مثال، آلياژ مس ـ نيكل از اثرات مخالف دو نوع پيل بهره مي‌برند.آلياژهاي ساخته شده از تركيب فلزات نزديك به قسمت بالاي سري الكتروموتيو به عنوان مثال آهن و كرومينيوم (فولاد ضد رنگ) كه پتانسيلي خنثي‌تر از فلزات تشكيل‌دهنده دارند به دليل اثر فيلم خنثي ناشي از واكنش با اكسيژن به طور ويژه‌اي در مقابل قابليت دسترسي به اكسيژن حساس هستند و بنابراين در مقابل فعاليت پيل اختلاف غلظت اكسيژن آسيب‌پذير مي‌باشند.

 

خوردگي در تأسيسات نفت و گاز

تا اینجا خوردگي را بطور كلي بيان نموديم و با اصول و انواع و روش‌هاي جلوگيري از آن آشنايي پيدا كرديم. خوردگي در كليه محيط‌ها بسته به شرايط وجود دارد و كليه صنايع با اين مشكل روبرو مي‌باشند. يكي از صنايع كه داراي محيط‌هاي خورنده فراوان مي‌باشد صنعت نفت است، که دارای ویژگی های خاصی می باشد که مهمترین آن ها شرح داده می شود :

 

 

ويژگي‌هاي محيط‌هاي خورنده درصنعت نفت و گاز

 

١- خوردگي توسط گاز خورنده دي‌اكسيد كربن

خوردگي شيرين در حضور و آب در جايي كه وجود نداشته باشد اتفاق مي‌افتد. اين نوع خوردگي مي‌تواند در خطوط لوله نفت يا گاز رخ بدهد و معمولاً حفره‌هاي عميقي ايجاد مي‌نمايد. بدون آب خورنده نمي‌باشد. اين گاز در آب حل شده و اسيد كربنيك ايجاد مي‌نمايد كه موجب كاهش ph آب كه كاملاً بر فولاد اثر خورندگي دارد، مي‌گردد. مقدار پ ـ هاش به دست آمده از محلول در آب مقايسه با مقادير پ ـ هاش حاصل از محلول‌هاي اسيدي بسيار خورنده‌تر مي‌باشد، اين امر به آن علت است كه در مورد اسيدهاي قوي مقدار ph فقط غلظت يون هيدروژن واقعي كه با مقدار كل اسيد مطابقت مي‌كند نشان مي‌دهد، اما در اسيد كربنيك ضعيف، فقط بخشي از يك مقدار به مراتب بزرگ‌تر تجزيه مي‌شود. واكنش اساسي محتمل در اين رابطه به صورت زير مي‌باشد:

همان‌طور كه گفته شد اسيد كربنيك تشكيل شده به مقدار ناچيز در آب تجزيه‌پذير است و وقتي بر آهن اثر مي‌گذارد، محصول، خوردگي تشكيل مي‌دهد. بي‌كربنات (در آب محلول) و كربنات (در آب بسيار كم محلول)، در مواردي به همان اندازه كه فشار دي‌اكسيد كربن در جريان گاز بالا مي‌رود، مقدار خوردگي افزايش مي‌يابد. اين موضوع به دليل كاهش ph محيط، تسهيل فرآيند كاتدي از الكتروشيمي خوردگي اسيدكربنيك، پيشرفت دي پلاريزاسيون ئيدروژن و نهايتاٌ افزايش حلاليت فيلم محافظ و به همان نسبت كاهش رسوب فيلم كربنات از آب مي‌باشد. خوردگي معمولي سطح به وسيله معمولاً به صورت حملات موضعي شديد (pitting) و با حملات بر قسمتي از سطح (partial surface attack) رخ مي‌دهد. در حملات خوردگي، قسمتي از سطح، که به دليل اثرات سائيدگي ماسه و يا تلاطم جريان محافظت نشده باشد، دائماً در معرض محيط خورنده قرار مي‌گيرد. نواحي خورده شده در بعضي از مواقع ظاهر متاليك (metallic appearance)دارد. در حالي كه سطح باقيمانده مي‌تواند توسط يك لايه محافظ از كربنات آهن پوشيده شده باشد در حقيقت اين حالت، اغلب در جايي كه توربولني زيادي وجود داشته باشد آشكار مي‌گردد.

 

در سيستم‌هاي گازي شدت خوردگي ناشي از به چند فاكتور بستگي دارد، مهمترين آن‌ها درصد ، فشار، دما، سرعت گاز و تركيبات آب مي‌باشد، با افزايش دما تا ٥٥٣ درجه كلوبن فعالت خوردگي در سيستم شيرين افزايش مي‌يابد. در دماي بيشتر از آن به دليل كاهش حلاليت در فاز آب خوردگي نيز كاهش مي‌يابد. با افزايش فشار، بيشترين مقدار خوردگي در دماي بالاتر به دست مي‌آيد. در سيستم‌هاي نفتي به نظر مي‌رسد، نسبت آب به نفت يك عامل مؤثر اوليه و از جمله شرايط مساعد براي بروز اين نوع خوردگي مي‌باشد. نسبت نفت ـ آب را كه خوردگي ممكن است در آن شروع شود دقيقاً نمي‌توان تعريف نمود ولي تجربيات عملياتي نشان داده است كه وقتي آب بيش از ٥٠ درصد يا بيشتر باشد ممكن است خوردگي يك مشكل اساسي بشود بطوري كه در اين حالت نفت توليدي نمي‌تواند يك فيلم محافظ روي سطح فلز ايجاد نمايد. از طرف ديگر مواردي وجود داشته كه به رغم مشاهده آب آزاد ناچيز در جداكننده‌ها و وجود امولسيون فشرده با تقريباً يك درصد آب، مقدار خوردگي اندازه‌گيري شده در آسيب‌هاي پيش آمده بيش از ٤٠٠ هزارم اينچ در سال بوده است.

 

 

2- خوردگي توسط مايعات خورنده مخازن نفتي

خوردگي مي‌تواند همچنين بدون فشار جزئي قابل توجه به وسيله توليد مايعات خورنده مخزن رخ بدهد. آب مخزن مي‌تواند با انحلال مقادير زيادي در دماي مخزن به ph٢ يا كمتر برسد همچنين اسيدهاي ارگانيك از مواد خارجي مخازن و توليد شده توسط ميكروارگانيزم‌هاي موجود در آب مخزن مي‌تواند موجب حمله به سطح فولاد گردند.

 

 

٣- خوردگي توسط گاز خورنده سولفيد هيدروژن

اين نوع خوردگي فقط در حضور آب و سولفيد هيدروژن رخ مي‌دهد و بدون حضور آب شروع نخواهد شد. بيشتر در تجهيزات چاه‌ها، خطوط لوله جمع‌آوري و تجهيزات فرآيندي كارخانجات با آن مواجه مي‌شويم و در خطوط اصلي انتقال گاز و تجهيزات مربوط به آن كه حضور بخار آب و سولفيد هيدروژن شديداً كنترل مي‌شود اين نوع خوردگي ديده نمي‌شود. ضايعات ناشي از اين نوع خوردگي غالباً به صورت خوردگي عمومي، خوردگي حفره‌اي، hsc, scc ديده مي‌شود كه در زير دو نوع از اين ضايعات كه مي‌تواند با ضايعات اخير خوردگي خطوط لوله جرياني چاه‌ها مورد مقايسه قرار گيرد تشريح شده است.

 

ø خوردگي عمومي

اين نوع خوردگي بطور يكسان در سراسر سطح فلز در معرض محيط خورنده رخ مي‌دهد. در مواقعي كه توليد آب كم باشد خوردگي عمومي كاملاً ملايم بوده و به آساني توسط مواد كند كننده خوردگي كنترل مي‌شود. گفته مي‌شود كه سولفيد آهن كه به صورت يك پودر سياه يا رسوب تشكيل مي‌شود از حملات بيشتر فلز را محافظت مي‌نمايد. به شرط اينكه فيلم سولفيد تشكيل شده تداوم داشته باشد.

 

 

ø خوردگي از نوع حفره‌اي

در صورتي كه فيلم سولفيد آهن تشكيل شده بر روي سطح فلز ناشي از واكنش بالا، ترك بخورد يا قسمتي از آن برداشته شود، قسمت بدون حفاظت فلز به صورت ناحيه آنديك نسبت به ساير قسمت‌هاي داراي پوشش خواهد شد. اين شرايط آنديك سطح فلز لخت را براي خوردگي شديدي از نوع حفره‌اي مساعد مي‌نمايد.

 

بطور کلی خوردگي در صنعت نفت را مي‌توان به سه بخش كلي تقسيم نمود:

توليد، حمل و نقل و نگهداري، عمليات پالايش

 

 

توليد

ميادين نفتي و گازي مقادير عظيمي لوله، جداره فلزي داخلي چاه casings پمپ، شيرها، ميله‌هاي مكنده فولادي و چدني الكتروموتورها و ادوات ديگر مصرف مي‌نمايند. وجود نشت باعث از بين رفتن نفت و گاز و آلودگی محيط‌زيست مي‌شود.يكي از مهمترين بخش توليد در صنعت نفت انواع چاه‌هاي نفتي، گازي و تزريقي مي‌باشند كه به دليل موارد ذيل مستعد خوردگي مي‌باشند:

عمق بيشتر از ٥٠٠٠ فوت

درجه حرارت مدخل پائيني بالاي درجه فارنهايت

فشار بالا حدود پوند بر اينچ مربع

فشار جزئي دي‌اكسيد كربن بالاي ١٥ پوند بر اينچ مربع

pH اسيدي قسمت بالاي چاه (كمتر از ٤/٥)

وجود درصد زيادي هيدروژن سولفوره ، آب و منواكسيد كربن CO مخصوصاً در چاه‌هاي نفتي و گازي ترش sour oil wells

وجود ذرات جامد معلق مانندشن و ماسه sandدر نفت و يا گاز چاه‌ها

مشخص نمودن نوع و ميزان خوردگي در چاه‌ها

بازرسي و كيفيت خوردگي تجهيزات زميني

آناليز دي‌اكسيد كربن، اسيدهاي آلي و آهن

نمونه‌هاي آزمايشي قرار داده شده در محيط

نازك شدن و تغيير قطر لوله‌ها و تعيين آهن خورده شده كه اين مورد در مشخص نمودن درجه مؤثر بودن ممانعت كننده‌ها نيز كاربرد دارد.

 

 

جلوگيري از خوردگي چاه‌ها

استفاده از ادواتي كه به راحتي قابل تعويض باشند مانند tubingدر درون لوله‌هاي جداري

تزريق ممانعت‌كننده‌هاي آلي

استفاده از فولادهاي آلياژ به جاي فولادهاي منگنزدار با كربن متوسط

پوشش دادن لوله‌ها به وسيله فنوليك‌هاي پخته شده و رزين‌هاي اپوكسي

يكي ديگر از مهم‌ترين محيط‌هاي خورنده در بخش توليد صنعت نفت سكوهاي حفاري در دريا off shore drilling مي‌باشند.حفاري در دريا، مسائل خوردگي قابل توجهي به بار مي‌آورد .سكوهاي حفاري به وسيله ستون‌هاي فلزي كه در كف اقيانوس فرو برده شده‌اند نگهداري مي‌شوند. هر ستون به وسيله يك جداره لوله براي حفاظت در برگرفته مي‌شود. آب دريا حدود درصد نمك دارد و pH=8 يعني محيط اندكي قليائي، بنابراين الكتروليت خوبي بوده و باعث خوردگي گالوانيكي و شياري مي‌گردد.

 

 

روش‌هاي جلوگيري از خوردگي سكوهاي حفاري دريا

افزودن ممانعت‌كننده‌ها به آب دريا ساكن بين ستون‌ها و جداره لوله‌ها

حفاظت كاتدي، با آندهاي قرباني شوده يا با جريان خارجي اسكلت‌هاي فلزي زير آب.

رنگ‌ها و پوشش‌هاي ديگر براي حفاظت آن قسمت از اسلكت فلزي كه در منطقه متلاطم آب قرار دارد.

كاربرد روكش مونل در منطقه سطح آب براي جداره خارجي چاه (اين قسمت مستعدترين محل براي خوردگي است).مونل از آلياژهاي نيكل مي‌باشد.)

 

منطقه متلاطم splash zone

بيشترين خوردگي در سطح آب، يا منطقه متلاطم اتفاق مي‌افتد. زيرا در اين منطقه، تر و خشك كردن مكرر صورت مي‌گيرد و همچنين تماس با هوا وجود دارد. در مناطقي كه آب محبوس شده و ساكن مي‌ماند سرعت خوردگي و حفره‌دار شدن فلزات و آلياژها بيشتر مي‌باشد.

حمل و نقل و نگهداري

مواد نفتي به وسيله تانكرها، خطوط لوله، تانكرهاي قطار و كشتي حمل و نقل مي‌شوند. قسمت‌هاي بيروني تانك‌ها يا لوله‌هاي زيرزميني به وسيله پوشش مناسب و حفاظت كاتدي محافظت مي‌گردند. حفاظت كاتدي همچنين براي قسمت‌هاي داخلي تانك‌ها استفاده مي‌گردد. تانكرهاي حمل بنزين نسبت به تانكرهاي نفتي مسائل خوردگي بيشتري دارند ، زيرا بنزين سطح فلز را خيلي تميز نگه مي‌دارد. نفت يك پوسته نازك روي سطح فلز باقي مي‌گذارد كه تا حدودي آن را محافظت مي‌كند. قسمت‌هاي بيروني تانكرها و كشتي حمل و نقل براي جلوگيري از خوردگي اتمسفري پوشش داده مي‌شوند.

خوردگي تانكر‌هاي نگهداري و ذخيره، در اثر آبي است كه ته‌نشين مي‌گردد. لذا براي محافظت تانك از پوشش و حفاظت كاتدي استفاده مي‌شود.كرومات سديم قليائي (يا نيترات سديم) ممانعت كننده مؤثري براي مخازن نفتي خانگي است. خوردگي داخلي خطوط لوله را با پوشش و ممانعت‌كننده‌ها كنترل مي‌كنند.)

 

 

 

خوردگی ، انواع و روشهای کنترل

 

- مقدمه

 

برای اغلب مردم، کلمه خوردگی يادآور زنگ­زدگی است که پدیده­ای نامطلوب می باشد و زنگ­زدگی اصطلاحی است که به خوردگی آهن اطلاق می شود. در حالی که خوردگی پدیده­ای است که تقریبا دامنگیر تمام فلزات است. البته از بین رفتن غیر فلزات را غالبا فساد یا تخریب می نامند. اگر چه آهن اولین فلزی نیست که توسط انسان مورد استفاده قرار گرفته، ولی مطمئنا بیشترین کاربرد را در بین سایر فلزات به خود اختصاص داده است.

 

رومی های باستان با زنگ زدگی آهن آشنا بوده و این یکی از سوالات پلینی )فیلسوف بزرگ یونانی که در سال های 79-23 میلادی می زیسته( است که چرا آهن راحت تر از بقیه فلزات زنگ می زند.

 

خوردگی پدیده مخربی است که موجب اتلاف مواد،انرژی و سرمایه می شود. در واقع همان طوری که فلزات طی مراحل مختلف از دامان طبیعت جدا شده­اند، توسط این پدیده، مجددا به طبیعت باز می گردند. در حقیقت رسالت علم خوردگی در آن است که این برگشت را به تاخیر اندازد و به عبارت دیگر طول عمر مفید آنها را افزایش دهد. نتایج ارزیابیهای به عمل آمده در برخی کشورهای صنعتی پیشرفته نشان می دهد که، زیانهای مالی ناشی از خوردگی سالیانه رقمی در حدود 5-4 درصد تولید ناخالص مالی را شامل می شود. این رقم برای کشوری مثل آمریکا سالیانه بالغ بر 300 میلیارد دلار برآورد شده است.

 

- خوردگی چيست ؟

 

برای این پدیده چند تعریف ارائه شده است از جمله:

 

- انهدام و زوال یک ماده در اثر واکنش با محیط اطرافش را خوردگی نامند.

 

- از بین رفتن مواد در اثر عواملی که صد در صد مکانیکی نیستند.

 

- عکس متالورژی استخراجی

 

- تئوری خوردگی

 

غالبا واکنشهای کاتدی و آندی خوردگی می توانند تواما روی یک سطح فلزی به وقوع پيوندند. مناطقی که این واکنش ها صورت می گیرند به ترتیب مناطق کاتدی و آندی خوانده می­شوند. برای ایجاد خوردگی، چهار جزء اصلی یعنی آند، کاتد، الکترولیت و اتصال الکتریکی مورد نیاز است.

 

آند، فلز یا محلی است که در آن محل خوردگی صورت می گیرد. کاتد، معمولا خورده نمی شوداگر چه ممکن است تحت شرایط ویژه­ای خورده شود.

 

دو واکنش مهم در کاتد، احیاء هیدروژن در محیط های اسیدی و احیاء اکسیژن در محیطهای خنثی و بازی می­باشد. الکترولیت، محلولی است که قادر است جریان الکتریکی بین آند و کاتد را بر قرار نماید. با توجه به این چهار عامل واضح است که برای جلو گیری از خوردگی باید یکی از این چهارتا را حذف نمود.

 

- محيطهای خورنده

 

عملا کلیه محیطها خورنده­اند، لکن قدرت خورندگی آنها متفاوت است. مثلا هوا، رطوبت، بخار و گازهای دیگر مثل کلر،آمونیاک، سولفیدهیدروژن، دی­اکسید گوگرد،اسیدهای معدنی مثل هيدرو کلريك، سولفوریک و نیتریک اسیدواسیدهای آلی مثل استیک و فرمیک اسید.

 

بطور کلی مواد معدنی خورنده­تر از مواد آلی می­باشند. مثلا خوردگی در صنایع نفت بیشتر در اثر کلريدسدیم، گوگرد، سولفوریک و کلریدریک اسید وآب است تا بخاطر روغن،نفت و بنزین.

 

- انواع خوردگی

 

حمله يکنواخت

 

در این نوع خوردگی که متداول ترین نوع خوردگی محسوب می شود، خوردگی به صورتی یکنواخت به سطح فلز حمله می کند و به این ترتیب نرخ آن از طریق آزمایش قابل پیش بینی است.

 

خوردگی گالوانیک

 

این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که دو فلز یا آلیاژ متفاوت ( یا دو ماده متفاوت دیگر همانند الیاف کربن و فلز ) در حضور یک ذره خورنده با یکدیگر تماس پیدا کنند. در منطقه تماس، فرایندی الکترو شیمیایی به وقوع می­پیوندد که در آن ماده­ای به عنوان کاتد عمل کرده و ماده دیگر آند می­شود. در این فرآیند، کاتد در برابر اکسیداسیون محافظت شده و آند اکسید می­شود.

 

خوردگی شکافی

 

این ساز و کار وقتی رخ می دهد که یک ذره خورنده در فاصله­ای باریک، بین دو جزء گیر کند. با پیشرفت واکنش، غلظت عامل خورنده افزایش می­یابد. بنابراین واکنش با نرخ فزاینده­ای پیشروی می کند.

 

آبشویی ترجیحی

 

این نوع خوردگی انتخابی وقتی رخ می دهد که عنصری از یک آلیاژ جامد از طریق یک فرآیند خوردگی ترجیحی و عموما ً با قرار گرفتن آلیاژ در معرض اسیدهای آبی خورده می شود. متداول ترین مثال، جدا شدن روی از آلیاژ برنج است. ولی آلومینیوم، آهن، کبالت و زیرکونیم نیز این قابلیت را دارند.

 

خوردگی درون دانه­ای

 

این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که مرز دانه ها در یک فلز پلی کریستال به صورت ترجیحی مورد حمله قرار می گیرد. چندین عامل می توانند آلیاژی مثل فولاد زنگ نزن آستنیتی را مستعد این نوع خوردگی سازند. از جمله حضور ناخالصی ها و غنی بودن یا تهی بودن مرزدانه از یکی از عناصر آلیاژی.

 

خوردگی حفره ای

 

این نوع خوردگی تقریبا ً همیشه به وسیله یون های کلر و کلرید ایجاد می­شود و به ویژه برای فولاد ضد زنگ بسیار مخرب است؛ چون در این خوردگی، سازه با چند درصد کاهش وزن نسبت به وزن واقعی اش، به راحتی دچار شکست می شود. معمولا ًعمق این حفرات برابر یا بیشتر از قطر آنهاست و با رشد حفرات، ماده سوراخ می شود.

 

خوردگی فرسایشی

 

این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که محیطی نسبت به یک محیط ثابت دیگر حرکت کند ( به عنوان نمونه مایع یا دوغابی که درون یک لوله جریان دارد ). یک پدیده مرتبط با این گونه خوردگی، سايش است که هنگام تماس دو ماده با یکدیگر و حرکت نسبی آنها از جمله ارتعاش به وجود می آید. این عمل می تواند پوشش های ضد خوردگی را از بین برده و باعث آغاز خوردگی شود.

 

خوردگی تنشی

 

این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که ماده­ای تحت تنش کششی در معرض یک محیط خورنده قرار گیرد. ترکیب این عوامل با هم، ترک هایی را در جزء تحت تنش آغاز می کند.

 

 

 

 

 

عوامل موثر بر خوردگی

 

خوردگی فلزات در محیط آبهای طبیعی ( آبهای سطحی ، آب رودخانه ، دریا و چاه ) بستگی زیادی به کیفیت فیزیکی و شیمیایی آب دارد. از جمله پارامترهای مهم در این ارتباط، هدایت الکتریکی آب، pH، غلظت و نوع نمکها و گازهای موجود در آب و مسایل رسوب گذاری ناشی از این عوامل می باشند.

 

اثر pH: اگر چه فلزات نجیب مثل طلا و پلاتین در محلول های اسیدی و بازی پایدار می باشند، برخی از فلزات در محیط های اسیدی محلول بوده و در محیط های قلیایی نامحلول هستند. مثالی برای این دسته از فلزات نیکل، مس، کبالت، کروم، منگنز و منیزیم می باشند. برخی از فلزات که دارای اکسید آمفوتری هستند در pH های بالا یا پایین خورندگی زیاد دارند و یک pH بهینه برای کمترین خورندگی آنها قابل تشخیص است. مثلا این pH برای آلو مینیوم 5/6، سرب 8، قلع 5/8 و روی برابر 5/11 می باشد.

 

 

 

اثر نمکهای محلول

 

تاثیر نمک های محلول در آبهای طبیعی به نوع و غلظت آنها بستگی دارد. حضور یونهای Cl- و4-2 SOسبب تشدید خوردگی و یونهای نظیر کربنات، بی کربنات و کلسیم سبب تقلیل خوردگی می شوند. خواص خوردگی و یا باز دارندگی یونها علاوه بر نوع آنها به غلضت یون نیز بستگی دارد. غالبا مقدار یونهایی که خاصیت بازدارندگی دارند باید بیش از مقدار اکسیژن حل شده در محلول باشد تا سرعت واکنش کاتدی احیاء اکسیژن کاهش یابد. در واقع یونهای مهاجم سبب تخریب فیلمهای محافظ شده و یا از تشکیل آن جلو گیری می کنند.اما یونهایی مثل کربنات، قادرند با تشکیل رسوب کربنات کلسیم، سرعت خوردگی را کاهش دهند.

 

 

 

اثر گازهای محلول در آب

 

از بین گازهای حل شده در آب، بیشتر اکسیژن و کربن دی­اکسید مد نظر می باشد. کربن دی­اکسید به دلیل ایجاد کربنیک اسید و در نتیجه کاهش pH ، سبب تشدید خوردگی می شود.اکسیژن نقش دو گانه­ای دارد، از طرفی می تواند واکنش کاتدی را تسریع نموده و باعث افزایش سرعت خوردگی شود، از طرف دیگر در غلظتهای بالا و شرایط مساعد سبب ایجاد لایه رویئن در سطح فلز مي­شود که در این حالت خوردگی کاهش محسوسی خواهد داشت. توضیح اینکه تقریبا تمام فلزات ( به جز طلا ) هنگام تماس با هوای خشک یا اکسیژن با یک لایه سطحی اکسید پوشش می شوند. پایداری این لایه وقتی در تماس با آب قرار می گیرد به کیفیت آب بستگی دارد. لایه اکسیدی در تعادل دینا میکی با محلول بوده و پایداری آن به ترمیم یا عدم ترمیم آن درنقاط شکسته شده بستگی دارد. وقتی مقدار اکسیژن در حد معمول باشد تعدادی از فلزات مثل فولاد زنگ نزن در آب روئین شده و اصطلاحا حفاظت آندی ایجاد می شود.

 

اگر غلظت اکسیژن کم شده یا بیش از حد کاهش یابد (بویژه در شیارها)، این مواد فعال شده و حل می گردند. مشابه این حالت برای آهن نیز صادق است. جالب اینکه حلالیت اکسیژن با دما کاهش يافته و در 100 درجه سانتی گراد به صفر می رسد اما با افزایش دما، افزایش می یابد به طوری که حلالیت آن در 200 درجه و 25 درجه برابر می باشد.

 

 

 

اثر مواد معدنی

 

تعدادی از مواد معدنی با غلظت پایین، در آبهای طبیعی یافت می شوند که برخی از آنها خاصیت خورندگی آب را افزایش داده و برخی نیز خاصیت باز دارندگی دارند. از جمله آنها سیلیس می باشد که از خرد شدن و تجزیه سنگها و گاها توسط میکروارگانیسمها مثل دیاتومه­ها به وجود آمده و در آب به صورت متا سیلسیک اسید HH2SIO3)n) وجود دارد. این ماده از غلظتهای کم تا 75 میلی گرم در لیتر موجود می باشد. سلیکاتها خواص بازدارندگی مشخصي داشته و به آبهای نرم برای کاهش میزان خوردگی افزوده می شوند .

 

 

 

مواد آلی موجود در آب

 

مواد آلی موجود در آب، حاصل از ارگانیزمهای زنده، سوخت و ساز و یازوال آنهاست. این مواد آلی غالبا به صورت کربنیک اسید، هیومیک اسید، سیتریک اسید، استیک اسید و بنزوئیک اسید یافت شده و باعث کاهش pHآب و تسریع خوردگی فلزاتی مثل آهن، سرب، و مس می شوند. ارگانیزمهای زنده شامل باکتریها، لجنها، قارچها و جلبک ها و نیز صدفهای کوچک دریایی می باشند. سولفید هیدروژن ممکن است توسط باکتریهای احیاء کننده سولفات یا سایر ارگانیزمها به وجود آید. آنها ممکن است آمینو اسیدهای خورنده نظیر سیستین اسید(Cystine acid) و یا دی­آلفاآمینوبتاپروپیونیک اسید را به وجود آورند كه اثرات مخربی روی لوله های آهنی و آلیاژ های مسی ایجاد می­کنند.از طرفی باکتریهای آهن گرچه مستقیما کیفیت آب را تغیر نمی دهند و در واکنش خوردگی شرکت نمی کنند، ولی به دلیل تجمع مقادیر زیاد هیدرات فریک سبب آلودگی خیلی بیشتر از باکتریها شده و به دلیل تشکیل بر آمدگی ها سبب بلوکه نمودن و افزایش اصطکاک شده و آب قرمز ایجاد می کنند. این دسته از باکتریها با افزایش کربنات سدیم برای بالا بردن pH تا 5/8 و یا افزایش کلر، کنترل می شوند. همچنین برای جلو گیری از رشد جلبکها می توان از افزایش کلر یا سولفات مس استفاده نمود.

 

 

 

مساله رسوب گذاری

 

با افزایشpH در مورد آبی که دارای سختی بی کربنات است، مساله خوردگی تبدیل به مساله رسوبدهی می شود. اگر بتوان کنترل صحیحی اعمال کرد که این دو اثر متعادل گردند، امکان کنترل خوردگی بدون رسوب گذاری بیش از حد کربنات کلسیم مهیا می شود. البته باید توجه داشت که وجود رسوب نازک و یکنواخت کربنات کلسیم روی سطح فلز می تواند آنرا از اثرات خورنده آب ایزوله و محافظت نمایند .

 

- باز دارندگی در محیطهای خنثی( از نظرpH) و عوامل موثر بر آن :

 

 

 

تعریف بازدارنده ها و طبقه بندی آنها

 

بازدارنده ها موادی هستند که وقتی به مقادیر کم به یک محیط خورنده اضافه گردند، باعث كاهش سرعت خوردگی می شوند. اثر یک بازدارنده بستگی زیادی به محیط اطراف و نوع فلز دارد. این مواد را به روش های مختلف طبقه بندی می کنند که تعدادی از آنها ذکر می شود.

 

بازدارنده های خطرناک و بی خطر

 

هر ماده بازدارنده دارای غلظت موثر مشخص و معینی می باشد که در عمل باید با مقادیر کمی بالاتر از آن مورد استفاده قرار گیرد. بازدارنده­های بی خطر آنهایی هستند که اگر کمتر از حد بحرانی افزوده شوند، خاصیت بازدارندگی اندکی نشان می دهند. اما بازدارنده های خطر ناک آنهایی هستند که اگر غلظت آنها کمتر از غلظت بحرانی باشد نه تنها باعث حفاظت نمی شوند، بلکه باعث حملات شدید و خوردگی های حفره­ای می گردند که مقدار آن بیش از حالتی است که اصلا اضافه نشده باشند.

 

بازدارنده های کاتدی و آندی

 

این طبقه بندی بر اساس آن كه ماده کندکننده سبب افزایش قطبش واکنش آندی ( کند نمودن حل شدن آهن ) یا واکنش کاتدی ( مثل کم شدن احیا اکسیژن در محلولهای خنثی و یا کاهش تعصید هیدروژن در محلولهای اسیدی ) می شوند، بنا گردیده است.

 

بازدارنده های اکسیدان و غیر اکسیدان.

 

این تقسم بندی بر مبنای توانایی انها در روئین سازی فلز می باشد.

 

بازدارنده های آلی و معدنی

 

تفاوت محیطهای خنثی و اسیدی

 

خوردگی فلزات در محیط های خنثی و اسیدی دارای دو اختلاف عمده می باشد. اول آنکه در محیط خنثی عمده ترین واکنش کاتدی، احیاء اکسیژن محلول و تولید یون هیدروکسید می­باشد، در حالی که این واکنش در محیط های اسیدی احیاء بودن هیدروژن به گاز هیدروژن است. دوم آنکه در حالت خنثی سطح فلز از فیلمهای اکسیدی، هیدروکسیدها، یا نمک های کم محلول پوشیده می شود ولی در محیط های اسیدی این اکسیدها محلول می باشند. به دلیل این اختلاف مکانیسم، بازدارنده­های محیطهای خنثی و اسیدی از یکدیگر متمایزند. اساس محافظت و بازدارندگی در محیطهای خنثی، ایجاد ترکیبات پایدار روی سطح فلز می باشد.

 

 

 

عوامل موثر در باز دارندگی

 

ماهیت سطح فلز:

 

سطوح صاف و تمیز غالبا به بازدارنده کمتری احتیاج دارند، کثیف بودن سطح فلز سبب نرسیدن بازدارنده به سطح فلز شده و راندمان عمل کاهش می یابد. شستشوی شیمیایی، روش مناسبی جهت زدودن این آلودگی ها می باشد.

 

 

 

ماهیت محیط

 

چنانچه در محیط خورنده، مواد شیمیایی دیگری نیز وجود داشته باشد، باید دقت شود که بازدارنده و آن مواد واکنشهای متقابلی روی هم نداشته باشند. مثلا وقتی از ضد یخ نوع گلیکول استفاده می­شود، نباید از کروماتها استفاده نمود. زیرا کرومات­ها باعث اكسایش ضد یخ شده و ضمن آن کروم شش به کروم سه تبدیل می شود که نتیجتا از قدرت باز دارندگی آنها کاسته خواهد شد. همچنین وجود بعضی از آنیونهای خورنده مثل کلرید و سولفات می تواند قدرت بازدارنده را کاهش و میزان مصرف آنرا افزایش دهد.

 

 

 

غلظت بازدارنده

 

باید توجه نمود که در اغلب موارد چنانچه غلظت بازدارنده از حد بحرانی کمتر باشد، خود باعث تشدید خوردگی می شود. از جمله این موارد بازدارنده های آنیونی می باشند. به طور کلی سرعت خوردگی در اثر افزایش غلظت بازدارنده ها کم شده و حفاظت افزایش می یابد. اگرچه به ندرت مشاهده شده است که، افزایش زیاد غلظت بازدارنده، سبب تسریع خوردگی مي­شود.

 

pH سیستم :

 

تمام بازدارنده ها در محدوده معینی از pH بیشترین راندمان را دارند و لذا pH محیطهای خنثی باید به طور مرتب کنترل شود. مثلا نیتریت ها قدرت بازدارندگی خود را در pH کمتر از 5/5 از دست می دهند. این مقدار برای پلی فسفات ها 5/7 – 5/6 و برای کروماتها حدود 5/8 می باشد.

 

 

 

درجه حرارت سیستم

 

به طور کلی سرعت خوردگی با افزایش دما زیاد می­شود. معلوم شده است که خوردگی در آب به مقدار زیادی توسط نفوذ اکسیژن به منطقه کاتدی کنترل می شود. واضح است که هر عاملی که روی سرعت نفوذ اثر بگذارد، بر سرعت خوردگی نیز موثر خواهد بود. مشاهده شده است که به ازای هر30 درجه افزایش دما، سرعت خوردگی آهن دو برابر می شود. لذا با افزایش دماي سیستم، غلظت مورد نیاز بازدارنده نیز افزایش می یابد.

 

 

 

اثر میکرو ارگانیسمها

 

حضور میکروارگانیسمها می تواند سه اثر عمده در محلولهای آبی داشته باشد:

 

1- برخی از آنها می توانند مستقیما در خوردگی فلزات شرکت کنند. مثل باکتریهای احیا کننده سولفات در محیط غیر هوازی یا باکتریهای آهن خوار در محیط های هوازی. نتیجه این فعالیت، تجمع با کتریها در یک محل و ایجاد خوردگی حفره ای می باشد.

 

2- از بین رفتن و مصرف بازدارنده توسط باکتریها.

 

3- ایجاد لجن ناشی از تجمع میکروارگانیسمها، تقلیل جریان آب در لوله و رشد و نمو جلبکها.

 

بسیاری از بازدارنده ها خواص خود را در حضور یک یا چند عامل فوق از دست می دهند. در چنین حالتی ضروری است که از باکتری کشهای مناسب، استفاده نمود.

 

 

 

تشکیل رسوب

 

تشکیل رسوبات ضخیم نمکهای کلسیم و منیزیم در داخل لوله­ها نه تنها باعث کاهش انتقال حرارت در رادیاتورها و برجهای خنک­ کننده می شود، بلکه از رسیدن بازدارنده به سطح فلز نیز ممانعت به عمل آورده و باعث کاهش راندمان بازدارنده نیز می شود. استفاده از مواد ضد رسوب مثل پلی فسفاتها و یا سیلیکاتها و همچنین کنترل pH روشهای مناسبی جهت کنترل رسوب می باشند.

 

 

 

اثر سرعت حرکت مایع

 

سرعت حرکت مایع، فقط بر آن دسته از واکنشهای خوردگی موثر است که تحت کنترل قطبش غلظتی باشند. برای فلزات و آلیاژهای آهنی اغلب سرعت انتقال اکسیژن از توده محلول به سطح فلز کنترل کننده سرعت خوردگی می باشد. در حالی که براي فلزات نجیب مثل مس و آلیاژهای آن، نفوذ یون فلزی از سطح به محلول، کنترل کننده سرعت خوردگی می باشد. به طور کلی بیشتر بازدارنده­ها در شرایط کمبود اکسیژن عملکرد بهتری دارند. عموما افزایش سرعت حرکت مایع باعث افزایش نفوذ بازدارنده به سطح فلز می شود. لذا محلولهای ساکن به غلظت بیشتری از بازدارنده نیاز دارند.

 

 

 

- اختلاط بازدارنده ها

 

اغلب استفاده از مخلوط چند بازدارنده، نتایج مطلوبتری ارائه می دهد. مثلا مخلوطی از بازدارنده­های کاتدی نظیر نمکهای فلزاتی مثل روی، منیزیم و... و بازدارنده های آندی مثل آنیونهای کرومات، فسفات و نیتریت، باعث افزایش قابل ملاحظه ضریب بازدارندگی می شوند.

 

 

 

- نحوه عملکرد بازدارنده های کاتدی و آندی :

 

از آنجا که در محلولهای خنثی واکنش کاتدی عمدتا احیاء اکسیژن و تولید هیدرو کسید می باشد، بنابراین باكاهش انتقال اکسیژن به سطح فلز، می توان شدت خوردگی را تا حد زیادی کاهش داد. در این مورد استفاده از نمکهای فلزاتی مثل روی، منیزیم، منگنز یا نیکل باعث می شود تا یون این فلزات با یون هیدرو کسید تولید شده در کاتد ترکیب شده و هیدروکسیدهای نا محلول ایجاد نمايد که به صورت فیلمی نازک سطح کاتد را بپوشانند. نمک های منیزیم و کلسیم که همواره در آبهای طبیعی حضور دارند نیز ممانعت کننده کاتدی می باشند.

 

بازدارنده های کاتدی جزء بازدارنده های بی خطر محسوب می شوند. حضور آنیونهای کلرید و سولفات تاثیر چندانی بر آنها نداشته و فیلم تشکیل شده توسط آنها غالبا ضخیم و قابل روئت است. باید توجه نمود که هر گونه کاهش pH یا افزایش CO2 محلول می تواند این اثر را از بین ببرد. مکانیسم عمل بازدارنده های آندی بر اساس واکنش یونهای فلزی خورده شده با بازدارنده و ایجاد فیلم محافظ ( روئین ) روی آند می­باشد. این گروه شامل آنیونهای اکسیدان نظیر کروماتها، نیتراتها و آنیونهای غیراکسیدان مثل فسفاتها، سیلیکاتها، بنزوات ها و مو لیبداتها می­باشند. این مواد در محیطهای خنثی و قلیایی به کار می روند. عواملی مثل در جه حرارت بالا، مقدار زیاد کلرید ها و یا غلظت زیاد یونهای هیدروژن، می توانند سبب ناپایداری لایه و افزایش حلالیت آن شوند. این دسته از بازدارنده­ها جزء بازدارنده­های خطر ناک محسوب می شوند و در صورت ناکافی بودن باعث خوردگی شدید حفره­ای می گردند .

 

- نتيجه­گيري

 

شناخت پديده خوردگي به ويژه در صنايع، لوله­كشي آب شهري، موتور خودروها و ... و نيز روشهاي مقابله با آن مي­تواند نقش مهم و عمده­اي در جلوگيري از خسارات بسيار اين پديده ايفا نمايد. اين مقاله تاكيد مي­كند كه پديده خوردگي بسيار پيچيده­تر از آن چيزي است كه معمولا در كتابهاي درسي دبيرستاني بحث مي­شود. در واقع مطالعه عميق اين پديده يكي از گرايشهاي مهندسي شيمي در مقطع كارشناسي ارشد مي­باشد و آشنايي دبيران با آن ميتواند باعث ايجاد انگيزه­هاي قوي در دانش­آموزان علاقه­مند به علم شيمي شود.

 

 

 

مراجع

 

 

 

1- كنترل خوردگي در صنايع جلد اول ،‌تأليف دكتر سيد محمد سيد رضي، ناشر :‌انجمن خوردگي ايران‌ ، چاپ دوم1376

 

2- مهندسي خوردگي ،‌تأليف مارس . ج. فونتانا ترجمه دكتر احمد ساعتچي ناشر جهاد دانشگاهي واحد صنعتي اصفهان ،‌تابستان 1382

 

3- نقش آب و كنترل خوردگي در صنايع تاليف سيد احمد پيشنمازي ،‌انتشارات اركان بهار 1377.

 

4- فصلنامه كامپوزيت

 

بخش سوم :

اکسيداسيون داخلي

 

اکسيداسيون داخلي

اساسا تشکيل و توسعه پوسته هاي روي سطح فلز که فلز را حفاظت مي کند مطلوب و مفيد است اين امر تحت شرايطي مي تواند امکان پذير باشد. نوع ديگري از اکسيداسيون که مي تواند اتفاق بيفتد اکسيداسيون داخلي است که اکسيد شدن بدون تشکيل پوسته خارجي مي باشد. جهت انجام شدن اين اکسيداسيون بدون تشکيل يک پوسته خارجي بايد شرايط معيني وجود داشته باشد. براي اين منظور آلياژ بايد داراي يک عنصر آلياژي (با مقدار کم) باشد که اين عنصر فعالتر از عنصر آلياژ است. به عنوان مثال مي توان سيليسيم در مس و يا کردم در نيکل را نام برد. همچنين ضروري است که سرعت نفوذ اکسيژن, نيتروژن, سولفور و غيره به سمت داخل آلياژ بيشتر از سرعت نفوذ عنصر آلياژي کم به سطح باشد. در صورت وجود اين شرايط, اکسيداسيون داخلي امکان پذير است. هرچند که آن عنصر آلياژي به وسيله تشکيل ترکيباتي مثل کاربيد ها پايدار گردد.

اکسيداسيون داخلي به وسيله غلظت اکسيژن در سطح کنترل مي شود. غلظت اکسيژن جهت اکسيد کردن عنصر اصلي آلياژ بايد کم و براي اکسيد کردن عنصر آلياژي فعال بايد کافي باشد.

پوسته خارجي تنها زماني تشکيل مي شود که فشار موثر اکسيژن در فصل مشترک فلز/گاز بيشتر از اين مقدار باشد. وجود نقص در پوسته سطحي تشکيل شده, نشان دهنده آن است که فشار جزئي اکسيژن در سطح در حدي بود که امکان واکنش اکسيژن با عنصر اصلي آلياژ وجود نداشته است.

نمونه اي از اثر تخريبي اکسيداسيون داخلي, مي توان به انهدام قطعه هاي کرومل در ترموکوپلهاي آلومل-کرومل مورد استفاده جهت اندازه گيري دماي يک گاز غني شده از هيدروژن اشاره کرد.

گاز هيدروژن توانايي نفوذ به داخل محافظ را داشته و اتمسفري را در داخل آلياژ لوله که شامل 90درصد نيکل و 10درصد کرم است وارد مي کند. در اين حالت نيکل احياء و کرم اکسيد مي شود. در ضمن هيچ پوسته سطحي نيز تشکيل نمي شود. در اينجا سطوح شکست نشان دهنده اکسيد کرم مي باشد که داراي مشخصه رنگ سبز است يک روش بهتر استفاده از ترموکوپلهايي شامل گاززداهاي اکسيژن مثل نوار تيتانيم مي باشد, در اين حالت با زدودن اکسيژن, اتمسفري ايجاد مي شود که هر دو جزء آلياژ را احيا مي کند.

 

 

بخش چهارم : دانلود کتابچه و مقاله درباره خوردگی مخازن

 

خوردگي مخازن نفت در نفت کشها
فايل ورد 360کيلوبايت
http://www.4shared.com/document/a4IKDcyC/corrosion.html

 

بررسی و مونـیتورینگ خوردگی حفره‌ای در مبدل‌های حرارتی مجتمع پتروشیمی بندر امام:

 

با توجه به هزینه گزافی که جهت ترمیم قسمت‌های خورده شده و بار مالی که شرکت ها به علت از کار افتادگی غیر منتظره خواهد داشت لزوم کنترل و مونیتورینگ خوردگی واحد‌های صنعتی در حین کار از هر نظر ضروری و لازم است.

یکی از روش های مهم کنترل و جلوگیری از خوردگی و رسوب در مبدل‌های حرارتی سیستم خنک کننده صنایع نفت استفاده از بازدارنده‌های خوردگی و رسوب می باشد. انتخاب بازدارنده خوردگی و رسوب مناسب برای سیستم‌های خنک کننده از اهمیت بالائی برخوردار است. در این پروژه به تعداد ده مجموعه از مواد شیمیایی بازدارنده، جهت جلوگیری از خوردگی حفره‌ای و یکنواخت و جلوگیری از تشکیل رسوب و مشکلات ناشی از آن، مورد بررسی و ارزیابی فنی قرار گرفت.

این بررسی توسط روش‌های متعدد از جمله استفاده از یک پایلوت برج خنک کننده، منحنی های الکتروشیمی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک (تافل)، غوطه‌وری و دستگاه Corrater انجام شد. در تمام ارزیابی‌ها از فولاد کربنی ساده در آب خام مجتمع پتروشیمی بندر امام حاوی بازدارنده‌های مختلف استفاده شد.

آب گردشی در پایلوت یرج خنک کننده در همه دوره‌های ارزیابی بازدارنده‌ها با دمای 50 تا 55 درجه سانتیگراد و با سرعت m/s2-6/0 و شرایط آنالیز کیفی آب طبق پیشنهاد شرکت‌های تولید کننده بازدارنده‌ها می‌باشد. این بازدارنده‌ها محصول شرکت‌های مختلف داخل و خارج از کشور هستند که مهمترین ترکیبات استفاده شده در این بازدارنده‌ها شامل فسفونات‌های آمینو‌‌تری‌اتیلن‌فسفونی ک‌اسید، PSO ، HEDP، PBTC، هیدروکسی‌فسفونو استیک‌اسید و همچنین پلیمر‌های اکریلیک‌اسید/ اکریل امید/ آمینومتیل سولفونات، اسید‌اکریلیک/ اکریل‌آمید متیل‌پروپان سولفونات/ پلی‌اکریلات می‌باشد. در هر دوره ارزیابی 25 روزه در لوپ های پایلوت خنک کننده لوله و کوپن خوردگی نصب شد که پس از پایان هر دوره ارزیابی بازدارنده ها به منظور تعیین سرعت خوردگی و میزان رسوبگذاری به روش اختلاف وزن،‌ لوله‌ها و کوپن‌های خوردگی شستشو و توزین شدند.

همچنین در طول مدت هر دوره ارزیابی با دستگاه Corrater سرعت‌های خوردگی یکنواخت و حفره‌ای به ترتیب با روش‌های مقاومت پلاریزاسیون خوردگی و نویز الکتروشیمیایی یکبار در ساعت پایش شدند. به منظور تعیین عملکرد هر بازدارنده جهت جلوگیری از خوردگی حفره‌ای تعدادی از لوله و کوپن‌های مذکور انتخاب شد و با استفاده از تصاویر میکروسکوپ نوری و الکترونی آنها پارامتر‌های عمیق‌ترین حفره، دانسیته حفرات و نمودار توزیع اندازه حفرات بدست آمد. به منظور تعیین نوع مکانیسم عمل مواد بازدارنده رسوب از رسوبات آنالیز طیف تفرق اشعه ایکس تهیه شد. در نهایت چهار مبدل حرارتی بحرانی واحد های مختلف پتروشیمی بندر امام از لحاظ خوردگی یکنواخت و حفره ای پایش شد.

از تحقیقات انجام شده مشخص شد که فسفونات‌های آمینو تری‌اتیلن فسفونیک اسید به همراه پلیمر PSO به عنوان بازدارنده خوردگی و رسوب در آب خنک کننده ها با سیکل تغلیظ بالا موثر می باشند که با افزودن ترکیبات روی سرعت خوردگی به کمترین مقدار (mpy6/2) کاهش می‌یابد و پلیمر آلکیل اپوکسی کربوکسیلات در کنار فسفونات‌هایی مثل PBTC و HEDP نسبت به تری پلیمر اکریلیک اسید/اکریل امید/آمینومتیل سولفونات و کوپلیمر های سولفونو کربوکسیلیک‌اسید در جلوگیری از تشکیل رسوب و خوردگی (‌mpy44/1) قویتر و بهتر عمل می‌کند. در هر دو بازدارنده میزان رسوب به کمترین مقدار (mg/cm2.day5/0) و عمق حفرات به کمترین مقدار mm078/0 کاهش یافتند. بدین ترتیب این فسفونات‌ها در کنار این پلیمر‌های بازدارنده و پراکنده ساز رسوب به عنوان بازدارنده خوردگی مناسب در آب برج خنک کننده‌های پتروشیمی بندر امام می‌تواند یک راهکار اساسی جهت حل مشکلات خوردگی حفره‌ای و یکنواخت و جلوگیری از تشکیل رسوب در مبدل‌های حرارتی باشد.

 

 

 

خوردگی در مهندسی مواد

خوردگی

هزينه هاي خوردگي
تخمين هزينه هاي سالانة خوردگي در ايالات متحده بين 8 بيليون دلار تا 126 بيليون دلار مي باشد. بهر ترتيب، خوردگي زيان اقتصا دي عظيمي است و براي كاهش دادن به كارهاي زيادي مي توان انجام داد. اگر اين نكات را در نظر بگيريم كه هر جا فلز و مواد ديگر مورد استفاده قرار مي گيرند خوردگي با درجه وشدتهاي متفاوتي واقع مي گردد، اين رقمهاي بزرگ دلاري چندان غير منتظره نخواهد بود.
در حقيقت اگر خوردگي وجود نداشت اقتصاد جامعة ما بشدت تغيير مي كرد. مثلاً اتومبيلها، كشتيها، خطوط لوله زير زميني و وسايل خانگي احتياج به پوشش نداشتند، صنايع فولاد زنگ نزن از بين مي رفتند و مس فقط براي مقاصد الكتريكي بكار مي رفت. اكثر كارخانجات و محصولاتي كه از فلز ساخته مي شدند از فولاد يا چدن ساخته ميشدند.
اگر چه خوردگي اجتناب ناپذير است، ولي هزينة آنرا به مقدار زيادي ميتوان كاهش داد. مثلاً يك آند ارزان قيمت منيزيم مي تواند عمر تانك آب گرم خانگي را دو برابر كند. شستشوي اتومبيل براي زدودن نمكهاي كه براي يخ بندان روي جاده مي پاشند مفيد است. انتخاب صحيح مواد و طراحي خوب، هزينه هاي خوردگي را كاهش ميدهد. يك برنامه صحيح تعميرات و نگهداري رنگ چندين برابر مخارجش را صرفه جويي ميكند. اينجاست كه مهندسي خوردگي وارد صحنه مي شود و مي تواند موثر باشد – ماموريت اصلي او مبارزه با خوردگي است. جدا از مخارج مستقيم دلاري، خوردگي يك مشكل جدي است زيرا به طور روشني باعث تمام شدن منابع طبيعي ما مي گردد. مثلاً فولاد از سنگ آهن بدست مي آيد، ميزان توليد داخلي سنگ آهن پر عياركه مستقيماً قابل استفاده باشند بشدت كاهش يافته است. توسعة صنعتي سريع بسياري از كشورها نشان مي دهد كه رقابت و قيمت منابع فلزي افزايش خواهد يافت. ايالات متحده ديگر مصرف كنندة اصلي منابع معدني نيست.
مهندسي خوردگي
مهندسي خوردگي كاربر دانش وفن يا هنر جلوگيري ياكنترل خسارت ناشي از خوردگي به روش اقتصادي و مطمئن ميباشد. براي اينكه مهندس خوردگي به خوبي از عهده وظايف خود برآيد، بايستي با اصول خوردگي و عمليات مبارزه با آن، خواص شيميايي، متالورژيكي، فيزيكي و مكانيكي مواد، آزمايشات خوردگي، ماهيت محيط هاي خورنده، قيمت مواد اوليه، نحوه ساخت و توليد كامپيوتر و طراحي قطعات آشنا باشد. او همچنين بايستي خصوصيات معمول يك مهندس كه عبارت است از : توانائي ارتباط برقرار كردن با ديگران، صداقتتوانايي تفكر و تجزيه تحليل كردن، آگاهي عميق از اهميت خطرات در عمل، عقل سليم يا شعور، منظم و مرتب بودن، و مهمتر از همه احساس عميق و صحيح مسائل اقتصادي را دارا باشد. در حل مسائل خوردگي بايستي روشي را انتخاب نمايد كه بيشترين بهره را داشته باشد.
مقالات زير كاربردهاي تكنولوژي كامپيوتر در مهندسي خوردگي را نشان مي دهد:
ماشينهاي متفكر(هوش مصنوعي) در ژورنال مهندسي شيمي، سپتامبر 1981، صفحات 45-51 به بررسي مثالهاي متعدد در مورد پيش بيني خوردگي توام با تنش پرداخته است. همچنين از ديگر كاربرهاي تكنولوژي كامپيوتر در خوردگي مي توان به مقالات زير اشاره كرد.
S.N. Smith and F.E. Rizzo, Computer Assisted Corrosion
Engineering, Materials Performans, 19:21 – 23(oct 1980)
C. Edeleanu, the Efect of the Microprissors on Corrosion
Technology, Materials Performance, 22:82 – 83 (Oct 1983)
در گذشته تعداد نسبتاًكمي از مهندسين با آموزش رسمي در خوردگي وجود داشتند. اكثراً افرادي دركه اين رشته كار مي كردند داراي زمينه هاي شيمي، برق يا متالوژي بودند. خوشبختانه اين وضعيت امروزه تغيير كرده است.
از فقط 3 دانشگاه در 1946، امروزه 65 دانشگاه در ايالات متحده دروس رسمي در زمينه خوردگي ارائه مي كنند. مفهوم اينها آن است كه امروزه صدها مهندس در صحنه وجود دارند كه درس رسمي در اين زمينة خوردگي گذرانده اند. در گذشته، و حتي امروزه، خوردگي را به عنوان "معضلي" كه بايستي آنرا تحمل كرد در نظر مي گيرند. غفلت علت بسياري از انهدام هاي زودرس، غير منتظره و گران مي باشد- غفلت بوسيلة افرادي كه بايستي اطلاعات بهتري داشته باشند. بطور مثال، دو فروشندة آنده هاي قرباني شونده، سيستم هاي خود راحفاظت آندي مي نامند! در حقيقت اين سيستم حفاظت كاتدي است كه كاملاً متفاوت است.
تعريف خوردگي
خوردگي را تخريب يا فاسد شدن يك ماده در اثر واكنش با محيطي كه در آن قرار دارد تعريف مي كنند. بعضي ها اصرار دارند كه اين تعريف بايستي محدود به فلزات باشد، ولي غالباً مهندس خوردگي بايستي براي حل يك مسئله هم فلزات و هم غير فلزات را در نظر بگيرد. سراميكها، پلاستيكها، لاستيك و مواد غير فلزي ديگر نيز منظور شده اند. مثلاً، تخريب رنگ ولاستيك بوسيله نور وخورشيد يا مواد شيميايي، خورده شدن جدارة كورة فولاد سازي، و خورده شدن يك فلز جامد بوسيله مذاب يك فلز ديگر تماماً خوردگي ناميده مي شوند. خوردگي مي تواند سريع ياكندصورت گيرد. فولاد زنگ نزدن در حالت حساس شده به وسيله اسيد پلي تيونيك ظرف چند ساعت بشدت خورده مي شود. ريلهاي راه آهن معمولاً به آهستگي زنگ مي زنند- ولي سرعت زنگ زدن آنقدر نيست كه بر كارايي آنها در سالهاي زياد اثري بگذارد. ستون آهني معروف دهلي در هندوستان حدود 2000 سال پيش ساخته شده و هنوز به خوبي روز اول است. ارتفاع آن 32 فوت است.
لكن بايستي توجه شود كه اين ستون آهني عموماً در شرايط جوي خشك قرار داشته است. خوردگي فلزات را مي توان بر عكس متالوژي استخراجي در نظر گرفت. در متالوژي استخراجي در نظر گرفت. در متالوژي استخراجي، هدف عمدتاً بدست آوردن فلزاز سنگ معدن و تصفيه يا آلياژسازي آن براي مصارف مختلف مي باشد. اكثر سنگ معدنهاي آهن حاوي اكسيد هاي آهن هستند و زنگ زدن فولاد به وسيله آب واكسيژن منجر به تشكيل اكسيد آهن هيدارته مي گردد. اگرچه اكثر فلزات موقعي كه خورده ميشوند تشكيل اكسيدهايشان را مي دهند ولي لغت زنگ زدن فقط در مورد آهن و فولاد بكار مي رود. بنابراين ميگوئيم فلزات غير آهني خورده مي شوند و نمي گوييم زنگ مي زنند. محيطهاي خورنده عملاً كليه محيطها خورنده هستند، لكن قدرت خوردگي آنها متفاوت است. مثالهايي در اين مورد عبارتند : از هوا و رطوبت، آبهاي تازه، مقطر، نمكدار، و معدني، آتمسفرهاي روستائي، شهري، و صنعتي، بخار و گازهاي ديگر مثل كلر، آكونياك، سولفور هيدروژن، دي اكسيدگوگرد، و گازهاي سوختني، اسيد هاي معدني مثل اسيد كلريدريك، سولفوريك، و نيتريك، اسيدهاي آلي مثل اسيد نفتنيك، استيك، و فرميك، قليائي ها، خاكها، حلالها، روغن نباتي و نفتي، و انواع و اقسام محصولات غذائي. بطور كلي مواد "معدني" خورنده تر از مواد " آلي" مي باشند. مثلاً خوردگي در صنايع نفت بيشتر در اثر كلرور سديم، گوگرد، اسيد سولفوريك و كلريدريك و آب است تا بخاطر روغن، نفت و بنزين. كاربر درجه حرارتها و فشارهاي بالا در صنايع شيميايي باعث امكان پذير شدن فرايند جديد يا بهبود فرايند قديمي شده است، به عنوان مثال راندمان بالاتر، سرعت، توليد بيشتر، يا تقليل قيمت تمام شده. اين مطلمب هم چنين در مورد توليد انرژي از جمله انرژي هسته اي، صنايع فضائي و تعداد بسيار زيادي از روشها و فرايند ها صادق است. درجه حرارتها و فشارهاي بالاتر معمولاً باعث ايجاد شرايط خوردگي شديدتري مي گردند. بسياري از فرايند ها و عمليات متداول امروزه بدون استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگي غير ممكن يا غير اقتصادي ميباشد.

بررسی انواع خوردگی
خوردگی از 8 روش می تواند به سطوح فلزی حمله کند . هشت دلیل موجه برای به کارگیری کامپوزیت ها در سازه های نظامی و غیرنظامی . این 8 روش عبارتند از :

حمله یکنواخت Uniform Attack در این نوع خوردگی که متداول ترین نوع خوردگی محسوب می شود ، خوردگی به صورتی یکنواخت به سطح فلز حمله می کند و به این ترتیب نرخ آن از طریق آزمایش قابل پیش بینی است .
خوردگی گالوانیک Galvanic Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که دو فلز یا آلیاژ متفاوت ( یا دو ماده متفاوت دیگر همانند الیاف کربن و فلز ) در حضور یک ذره خورنده با یکدیگر تماس پیدا کنند . در منطقه تماس ، فرایندی الکترو شیمیایی به وقوع می پیوندد که در آن ماده ای به عنوان کاتد عمل کرده و ماده دیگر آند می شود . در این فرآیند کاتد در برابر اکسیداسیون محافظت شده و آند اکسید می شود .

خوردگی شکافی Crevice Corrosion
این ساز و کار وقتی رخ می دهد که یک ذره خورنده در فاصله ای باریک ، بین دو جزء گیر کند . با پیشرفت واکنش ، غلظت عامل خورنده افزایش می یابد . بنابراین واکنش با نرخ فزاینده ای پیشروی می کند.

آبشویی ترجیحی Selective Leaching این نوع خوردگی انتخابی وقتی رخ می دهد که عنصری از یک آلیاژ جامد از طریق یک فرآیند خوردگی ترجیحی و عموما ً با قرار گرفتن آلیاژ در معرض اسیدهای آبی خورده می شود . متداول ترین مثال جدا شدن روی از آلیاژ برنج است . ولی آلومینیوم ، آهن ، کبالت و زیرکونیم نیز این قابلیت را دارند .

خوردگی درون دانه ای Intergranular Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که مرز دانه ها در یک فلز پلی کریستال به صورت ترجیحی مورد حمله قرار می گیرد . چندین عامل می توانند آلیاژی مثل فولاد زنگ نزن آستنیتی را مستعد این نوع خوردگی سازند . از جمله حضور ناخالصی ها و غنی بودن یا تهی بودن مرزدانه از یکی از عناصر آلیاژی .
خوردگی حفره ای Pitting Corrosion این نوع خوردگی تقریبا ً همیشه به وسیله یون های کلر و کلرید ایجاد می شود و به ویژه برای فولاد ضد زنگ بسیار مخرب است ؛ چون در این خوردگی ، سازه با چند درصد کاهش وزن نسبت به وزن واقعی اش ، به راحتی دچار شکست می شود . معمولا ً عمق این حفرات برابر یا بیشتر از قطر آنهاست و با رشد حفرات ، ماده سوراخ می شود .

خوردگی فرسایشی Erosion Corrosion این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که محیطی نسبت به یک محیط ثابت دیگر حرکت کند ( به عنوان نمونه مایع یا دوغابی که درون یک لوله جریان دارد ) یک پدیده مرتبط با این گونه خوردگی ، سایش Fretting است که هنگام تماس دو ماده با یکدیگر و حرکت نسبی آنها از جمله ارتعاش به وجود می آید . این عمل می تواند پوشش های ضد خوردگی را از بین برده و باعث آغاز خوردگی شود .

خوردگی تنشی Stress Corrosion این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که ماده ای تحت تنش کششی در معرض یک محیط خورنده قرار گیرد . ترکیب این عوامل با هم ، ترک هایی را در جزء تحت تنش آغاز می کند .

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 درکانی 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.
منبع تصویر "
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/8/84/corrosionmap.jpg



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 ر الکترواستاتیک 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 کادمیوم

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 شیرآلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.

مقدمه‌اي در مورد خوردگي

بر طبق آمارهاي وال استريت جورنال (11 سپتامبر 1981) هزينة خوردگي در صنعت نفت و گاز آمريكا حدود 2 بيليون دلار بوده است و مدام اين هزينه‌ها در حال افزايش هستند. خوردگي پلها، هزينه‌هاي خوردگي در اتومبيل‌ها در حد بيليونها دلار است. خوردگي در همه جا وجود دارد، در داخل و خارج از منزل، در جاده، در دريا، در كارخانه و در وسائل هوا – فضا.

كل هزينة سالانة سيلها، گردبادها، آتش‏سوزيها، رعد و برقها و زمين لرزه‌ها كمتر از هزينة خوردگي مي‌باشند.
در حقيقت اگر خوردگي وجود نداشت، اقتصاد جوامع مختلف بشدت تغيير مي‏كرد. اگرچه خوردگي اجتناب‌ناپذير است، ولي هزينة آنرا مي‏توان كاهش داد. مثلاً يك آند ارزان قيمت منيزيم مي‏تواند عمر تانك آب گرم خانگي را دو برابر كند. انتخاب صحيح مواد و طراحي خوب، هزينه‌هاي خوردگي را كاهش مي‏دهد. يك برنامة صحيح تعميرات و نگهداري رنگ چندين برابر مخارجش را صرفه‌جوئي مي‏كند.
با توجه به نكاتي كه گفته شد اهميت بسيار بالاي خوردگي و راههاي پيشگيري از خوردگي معلوم مي‏شود كه اين كار بر عهدة مهندسي خوردگي است. در مهندسي خوردگي، خوردگي چنين تعريف مي‌شود: تخريب يا فاسد شدن يك ماده در اثر واكنش با محيطي كه در آن قرار دارد.
اين تعريف شامل فلزات و غيرفلزات مي‏شود. (مهندسي خوردگي، صص 6و7)
هر جامعه‌اي كه به مفهوم خوردگي پي ببرد، افراد آن جامعه كامل، بالغ و متفكر خواهند بود و آن جامعه چنان پيشرفت خواهد كرد كه مي‏توان گفت در بعد ديگري از زمان هستند.
خوردگی تنشی (SCC)
ترک خوردن در اثر خوردگی توام با تنش که نتیجه اعمال همزمان تنش های کششی و محیط خورنده روی فلز می باشد، خوردگی تنشی نام دارد.

معمولا دو گروه مهم از مواد دچار این نوع خوردگی می شوند:
1. فولادهای ضد زنگ در محیط های حاوی یون کلرید
2. برنج ها در محیط های آمونیاکی

از ویژگی های ترک های خوردگی تنشی این است که عمود بر تنش اعمالی رشد می کنند.

ویژگی تنش در خوردگی تنشی
1. تنش کششی باشد.
2. به اندازه کافی بزرگ باشد
3. از هر نوعی می تواند باشد (مکانیکی یا پسماند)
در این نوع خوردگی عامل تنش به عنوان شروع کننده است و در نهایت، شکست توسط عامل مکانیکی صورت می گیرد.

فاکتورهای مهم در SCC: درجه حرارت، ترکیب شیمیایی محلول، ترکیب شیمیایی فلز، تنش و ساختمان فلز می باشد.

مکانیزم های SCC
به دلیل پیچیدگی اندرکنش بین محیط های مختلف، ماهیت آلیاژ، ساختار متالورژیکی و ... امکان وجود یک مکانیزم واحد برای خوردگی تنشی تمام سیستم های فلز-محیط وجود ندارد.

الف. مکانیزم های متالورژیکی
1. هم صفحه بودن نابجایی ها: در فولادهای زنگ نزن که مستعد خوردگی تنشی هستند، نابجایی ها به صورت دسته های هم صفحه قرار دارند. در حالی که در آلیاژهای که مقاوم هستند، نابجایی ها به صورت سلولی یا در هم پیچیده قرار دارند.
2. پیرتنشی و جدایش میکرونی: در پیرتنشی فولادهای زنگ نزن آستنیتی، سیلان های پلاستیکی ناگهانی و تند اتفاق می افتد. این پدیده همراه با جدایش میکرونی اتم های حل شونده به نواقص دینامیکی در ساختار کریستالی است. این نوع جدایش می تواند باعث رفتار ترک خوردن در اثر خوردگی تنشی از طریق میان دانه ای شود.
3. جذب شدن: عوامل فعال سطحی به سطح جذب شده و با باندهای تحت کرنش در نوک ترک واکنش نموده و باعث کاهش استحکام باند شده و سبب اشاعه ترک می شوند.

ب. مکانیزم های حل شدن
1. تشدید حل شدن در اثر تنش: ترک با انحلال آندی موضعی گسترش می یابد. نقش اصلی تغییر شکل پلاستیکی تشدید فرآیند حل شدن می باشد.
2. تشکیل فیلم در دیواره ترک ها، بر اساس مکانیزم های هم صفحه ای بودن نابجایی ها: ترک ها در محلی که پله های لغرشی به سطح می رسند، شروع می شوند. رشد ترک ها در نتیجه انحلال فلزی است که در حال تسلیم است. با رشد ترک، پوسته ی روی دیواره ی ترک مجددا تشکیل می شود و به عنوان کاتد عمل می کند.
3. غنی شدن نسبت به عنصر نجیب
4. ترک خوردن در اثر خوردگی تنشی با شکستن و پاره شدن مداوم فیلم های غیرفعال پیشروی می کند.
5. مهاجرت یون کلرید

ج. مکانیزم های دیگر
مکانیزم های هیدروژن: 1. تشکیل هیدرید
مکانیزم های مکانیکی: 1. حرفه های تونلی و پارگی، 2. تاثیر گوه ناشی از محصولات خوردگی

روش های جلوگیری
1. کاهش تنش
2. استفاده از مواد مقاوم تر
3. حفاظت کاتدی
4. استفاده از بازدارنده ها
5. استفاده از پوشش
6. استفاده از تنش های پسماند فشاری روی قطعه
طراحی سیستم های آلی ضدخوردگی

یک پوششمقاوم در برابر خوردگی، اساساً بایستی در برابر اتمسفر خورنده مقاومت کرده و ازرسیدن آن به سطح سازه جلوگیری کند. طراحی یک پوشش ضد خوردگی موثر و مناسب ، کارپیچیده ایست که نیازمند علم وسیعی از جمله اصول خوردگی و ترکیب شیمیایی ساخت وتشکیل فیلم پوشش ضد خوردگی می باشد.
معمولاً حفاظت از اجسام در برابر خوردگی، توسط پوششهای آلی انجام می شود. این پوششها با توجه به فاکتور های مشخص از جمله خود سازه، جنس سازه، طول عمر سازه،شرایط فرآیندی و سرویس ، شرایط جوی و غیره متغیر می باشند و تفاوت آنها می تواند درنوع رزین، پیگمنت، ضخامت لایه ها، تعداد لایه ها و... باشد. حال با توجه به مسائلفوق در طراحی یک سیستم ضد خوردگی ، موارد فراوانی بایستی مد نظر قرارگیرد.

سیستم رنگ : به تعدادی از لایه های رنگ که هر کدام نقش مشخص درمحافظت از سطح فلز جسم را دارند، گویند. سیستم رنگ از بخشهای ذیل تشکیل می شود .
1-آستریPrimer
2-میانهIntermediate
3-رویهTop Coat Finishnt
-آستری ها :
آستر یک اصطلاح عمومی است که به همه رنگهای ضد خوردگیاتلاق می شود و یکی از مهمترین اجزاء یک سیستم رنگ می باشد. اهداف اولیه یک رنگآستری به شرح ذیل می باشد :

1-چسبندگی (اتصال قوی به جسم)
2-پیوستگی یا چسبندگی (بسیار قویداخلی)
3-خنثی بودن (مقاومت بالا در برابر خوردگی و مواد شیمیایی)
4-چسبندگی بین لایه ای (چسبندگی قوی به لایهمیانی)
5-انعطاف پذیریمناسب
از آنجا که رنگ آستری،پایه ای برای لایه های دیگر سیستم رنگ محسوب می شود، بایستی چسبندگی خوبی به رویسطح جسم داشته باشد. اگر سیستم رنگ از نوع بازدارندهباشد، رنگ آستری بایستی دارای پیگمنت های بازدارنده بوده تا بتواندبا غیر فعال کردنسطح ، میل فلز را نسبت به خوردگی کاهشدهد تا چسبندگی آن بر جسم افزایش یابد. به علاوه این آستری بایستی با رطوبت والکترولیت ورودی از سطح سیستم واکنش دهد تا بتواند بصورت کاتدی از فلز محافظت کند. این دسته رنگها دارای دانسیته یا جرم حجمی بالا می باشد و علت سنگینی آنها، وجودپیگمنت های فلزی است. این رنگها دارای براقیت پایین هستند و دانه بندی و گرایند اینرنگها بالاست تا بتواند سطحی زبر جهت چسبندگی خوب لایه میانی به وجودآورد.

-رنگهای میانه :
لایه دوم سیستم رنگ می باشد که معمولاً با ضخامت بالااعمال می شود. ضخامت بالای آن کمک می کند تا از نفوذ آب یا هر عامل خورنده دیگرجلوگیری کند. اهداف مورد نظر که بایستی رنگ میانه، آنها را برآورده سازد به شرح زیراست :

-ضخامت بالا
-مقاومت بالای شیمیایی
- مقاومت در برابرانتقال رطوبت یا بخار آب
-افزایش مقاومت الکتریکی رنگ
-چسبندگی خوب به رنگ آستری و رنگرویه
این رنگها نیمه مات بوده ودارای دانسیته پایین تر ، دانه بندی یا گرایند پایین تر و مقدار رزین بیشتر نسبت بهآستریها می باشند.

-رنگهای رویه :
آخرین لایه رنگ در یک سیستم رنگ آمیزی می باشد و اهدافعمل آنها به شرح زیر است :

1-به عنوان یک لایه مقاوم و سیلر برای سیستمرنگ
2-لایه مقاوم اولیهدر برابر محیط
3-مقاومت در برابرمواد شیمیایی، آب و شرایط جوی
4-ایجاد سطح سخت و مقاوم در برابر سایش و ضربه
5-به وجود آمدن ظاهر خوب و زیبا
رنگهای رویه دارای دانسیته پایین، نیمه براق یا براقهستند، دارای میزان کمتری دانه بندی در انواع رنگها می باشند تا سطح صاف و صیقلیایجاد کنند. مقاوم در برابر اشعه UV آفتاب، تغییر رنگ وشرایط نامساعد جوی می باشند.


فاکتور های موثر در طراحی یک سیستم آلی ضد خوردگی :
-شرایط آب و هوایمنطقه ؛ که در بر گیرنده وضعیت منطقه از نظر رطوبت، گرما و سرما، آلودگی شیمیایی میباشد.
-جنس سازه یا جسممورد نظر ؛ جنس و آلیاژ سازه جهت طراحی سیستم رنگ بسیار مهم بوده و تاثیر بسزایی درنوع رنگ اعمالی بر روی آن ، به خصوص رنگ آستری را دارا می باشد.
-موقعیت سازه درمنطقه ؛ محل قرار گرفتن سازه، تماس با آب شور، شناور یا غرق در آب بودن ، برای مثالپوشش داخل مخازنی که حاوی مواد شیمیایی، حلال ها، آب شور، آب شرب یا نفت خام میباشد، چه از نظر نوع رنگ یا تعداد لایه ها، ضخامت هر لایه، نحوه آماده سازی و کیفیتآماده سازی و غیره.
-شرایط عملیاتی یاService؛ این شرایط در طراحی سیستم ضد خوردگی برای هرسازه بسیار حائز اهمیت است. از آن جمله می توان به بالا یا پایین بودن دما، نوساندما، نوع مواد در تماس با سازه، احتمال وجود صدمات مکانیکی از جمله ضربه و سایش برروی سازه و بسیاری از فاکتورهای دیگر اشاره کرد.

اطلاعاتیکه پس از طراحی سیستم رنگ بایستی به همراه آنارائه شوند.
1-تعداد لایه هایرنگ، شماره های رنگ مربوط به کمپانی مورد نظر، ضخامتهای خشک و تر مورد نظر، دانسیتهرنگ در صورت دو جزئی یا سه جزئی بودن رنگ، زمان خشک شدن سطحی و عمقی تینر مربوط بههر رنگ، زمان مورد نظر بین لایه های رنگ و ...
2-حداقل درجه آماده سازی سطح مورد نظر بر حسب معیاراستاندارد مشخص مانندNACE.SSPC . ISO و غیره، ساینده مورد نیاز و سایز ساینده، فشار مورد نظر جهت عملآماده سازی سطح، در صورتی که آماده سازی، بلاستینگ باشد.
3-دستورالعمل آماده کردن رنگ جهت اعمال، از جمله نسبتاختلاط درصد تینر، میکس و همزن.
4-روشهای پیشنهادی جهت اعمال رنگ، نوع پاشش، دستگاه مورد نظر جهت پاششرنگ، فشار ورودی، فشار مورد نظر در دهانه نازل، نوع نازل پاششو...
5-خصوصیات رنگمربوطه و یا سایر نکات لازم
6-پیشگیری های مربوط به ایمنی، خطر در حین آماده سازی سطح، ابزار،تجهیزات، فشار، مواد و گرد و غبار و ....
7-خطر حریق احتمالی ناشی از رنگ وحلالها
8-تجهیزات محافظتیافراد

مروری برخوردگی آلومینیوم


تهیه کننده: مریم کرمی
دانشجوی مهندسی متالورژی دانشگاه شهید رجایی

خوردگی ( Corrosion )
خوردگی اصطلاحی است که به فسادفلزات از طریق ترکیب فلز با اکسیژن وسایر مواد شیمیایی انجام میشود.

زنگ زدن ( Rusting )
زنگ زدن فقط در مورداکسید شدن آهن وآلیاژهای آهنی در هوای خشک یا مرطوب به کار می رود که محصول خوردگیاز جنس هیدرات فریک یا اکسید فریک است .
اکسید شدن ساده فلزاتسبک
این فلزات شامل فلزات قلیایی وقلیایی خاکی هستند که وقتی اکسید شوند حجم قشر اکسید تشکیل شده متخلخل بوده و مانعیجهت نفوذ اکسیژن به داخل قشر اکسید نیست و اکسید خاصیت چسبندگی به فلز ندارد. بهطور خاص سدیم وپتاسیم در حرارت های عادی و متعارفی میل ترکیبی شدیدی با اکسیژندارند ولی در درجات حرارت خیلی کم اکسید شدن به تاخیر می افتد و اکسید تشکیل شده دراین حالت خاصیت چسبندگی دارد.

آلومینیم و آلیاژهایآن
آلومینیوم ، فلزی نرمو سبک ، اما قوی است، با ظاهری نقره‌ای - خاکستری٬ مات و لایهنازکاکسیداسیونکه در اثربرخورد با هوا در سطح آن تشکیل می‌شود، از زنگ خوردگی بیشترجلوگیریمی‌کند. وزن آلومینیومتقریبأ یک سومفولادیامساست . چکش خوار ، انعطاف پذیر و به راحتی خم می‌شود. همچنین بسیار بادَوام و مقاومدربرابر زنگ خوردگی است. بعلاوه ، این عنصر غیر مغناطیسی ، بدون جرقه ، دومینفلزچکش خوار و ششمین فلزانعطاف‌پذیراست.

خواص فیزیکی

 

حالت ماده

 

جامد

 

نقطه ذوب

 

933.47 K (1220.58 °F)

 

نقطه جوش

 

2792 K (4566 °F)

 

گرمایتبخیر

 

293.4 kJ/mol

 

گرمای هم جوشی

 

10.79 kJ/mol

 

فشاربخار

 

2.42 E-06 Pa at __ K

 

سرعت صوت

 

5100 m/s at 933 K

 

خواص اتمی

 

وزن اتمی

 

26.981538 amu

 

شعاع اتمی (calc.)

 

125 (118) pm

 

شعاع کووالانسی

 

118 pm

 

شعاع وندروالس

 

اطلاعات موجود نیست

 

ساختارالکترونی

 

Ne]3 s2 3p1]

 

-e بازای هر سطح انرژی

 

2, 8, 3

 

درجه اکسیداسیوناکسید

 

3 (آمفوتریک)

 

ساختارکریستالی

 

مکعبی face centered




آلومینیوم از جمله جدیدترین مصالح ساختمانی است که در آغاز قرن 20 یک فلز نسبتا کمیاب بود واین روزها از متداولترین فلزات است که به صورت آلیاژی و غیر آلیاژی به کار می رود .
ویژگی های عمومی خوردگی :
آلومینیوم یک فلز پست ( فعال ) است که با محیط اطراف میل ترکیبی شدیدی دارد . یعنی سطح آلومینیوم در معرض هوا بهسرعت از یک لایه نازک اکسید آلومینیوم حدود 0.01 میکرومتر پوشیده می شود که فلز رااز حمله بعدی خوردگی محافظت می کند . معادله زیر به معادله لگاریتمی معکوس معروفاست که در مورد خوردگی و اکسید شدن فلزاتی نظیر آلومینیوم به کار می رود :
1/y = 1/y0 – k9( Ln[a(t-t0)+1])

y0 : ضخامت قشر اکسید در بدو آزمایش
t0 : زمان آزمایش در بدو شروع
k9 : ثابت
این معادله در مورد اکسیدشدن آلومینیوم د ردرجه حرارت معمولی و اکسیژن خشک صادق است . هم چنین د راین فلز ودر فلز زیرکونیوم رشد فیلم به روش اکسید شدن آنودیک از این معادله پیروی می کند . وقتی آلومینیوم د رمجاورت اکسیژن خالص و خشک قرار می گیرد بین اکسیژن وآلومینیوم یکنوع پیل الکتریکی موضعی تشکیل می شود که سبب رشد فیلم می شود .
خوردگی یکنواخت :
خوردگی یکنواخت فلز آلومینیوم درفضای باز معمولا قابل اغماض است . محلول های دارای PH خارج از دامنه اثر ناپذیری در نمودارپتانسیل PH سبب خوردگی مواد ساختهشده از آلومینیوم می شوند. ملاط تازه تهیه شده هم قلیایی است ولذا خورنده آلومینیوماست از این رو برای اجتناب از گسترش مناطق حک شده در سطح فلز باید مراقبت شود که ازپخش شدن ملاط جلوگیری شود . سطوح آلومینیومی که در تماس با بتون تازه هستند حتما درآغاز زدوده می شوند ولی به زودی با تشکیل اندود آلومینات کلسیم برروی آن ها ازخوردگی بعدی جلوگیری می شود.



تشکیل حفره :
در اتمسفرهای باز آلوده ٬ حفره های کوچکی تشکیل می شوند که با چشم قابل رویت نیستند . روی این حفره ها جرم های کوچک محصولات خوردگی معمولا اکسید آلومینیوم و هیدروکسید آلومینیوم هستند ٬ تشکیل می شوند . حفره های کم عمق معمولا اثر چندانی بر استحکام مکانیکی ساختمان ها ندارند ٬ با این وجود جلای درخشنده فلز به تدریج از بین می رود و به جای آن اندود خاکستری – زنگاری محصولات خوردگی ظاهر می شود. اگر اتمسفر حاوی دوده فراوان باشد دوده توسط محصولات خوردگی جذب و رنگ زنگاری تیره ایجاد می شود .
اگر آلومینیوم به طور دائم در معرض آب قرار گیرد حفره دار شدن آن خیلی جدی خواهد بود . به خصوص اگر آب راکد باشد حضور اکسیژن وکلرید و یا یون های دیگر هالید ها تعیین کننده وجود حمله و شدت حمله خواهد بود . اگر یون های HCO3 و Cu2+وجود داشته باشند خطر حفره دار بودن بیشتر خواهد بود البته مشروط بر این که پتانسیل تشکیل حفره بالا رود . بیرون حفره واکنش کاتدی انجام می گیرد که کنترل کننده سرعت تشکیل حفره است .

 

منبع :

http://www.iran-eng.com/showthread.php/393012-%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%AF%DA%AF%DB%8C-%D9%88-%D8%AD%D9%81%D8%A7%D8%B8%D8%AA-%D8%A7%D8%B2-%D9%81%D9%84%D8%B2%D8%A7%D8%AA/page5

 

بخش :: پنجم

خوردگي در آب دريا و پارامترهای موثر بر آن

 

خوردگي در آب دريا يك سازه دريايي علاوه بر قرار گيري در اتمسفر دريايي مي تواند در آب دريا و در خاك بستر دريا نيز قرار گيرد. اصولاً محيط هاي دريايي براي تجهيزات به كار رفته در ساحل و داخل دريا خورنده اند. آب دريا اندكي قليايي است و در حدود 3.4 درصد نمك دارد و pH آب دريا در حدود 8 مي باشد. همچنين آب دريا الكتروليت خوبي است و باعث خوردگي گالوانيكي و شياري مي شود. آب دريا عامل ايجاد خوردگي در سازه هاي دريايي و كشتي ها، اسكله ها ، سكوها و ... است. آب دريا مخلوطي از نمك ها، گازهاي حل شده ، عناصر جامد معلق است. آمار به دست آمده نشان مي دهد كه بيش از 40 درصد سرمايه گذاري اوليه در دستگاه هاي بزرگ نمك زدا، براي جلوگيري از خوردگي فلزات و آلياژها در لوله هاي خنك كننده و گرم كننده آب دريا، كندانسورها و قسمت هاي ديگري كه عامل حرارت دادن در آنها صورت مي گيرد، مصرف مي شود. سرعت خوردگي فلزات در آب دريا نه تنها به انتخاب فلز يا آلياژ مناسب بستگي دارد، بلكه به عواملي مانند عمق ، درجه حرارت ، مقدار و نوع گازهاي حل شده ، مقدار و نوع تركيب عناصر آلي و معدني، سرعت حركت سيال و عوامل بيولوژيكي آب دريا نيز بستگي دارد. همانطور كه در ابتداي فصل اشاره شد، خوردگي در آب دريا و مربوط به يك سازه دريايي مي تواند در منطقه پاشش ، منطقه جذر و مدي و منطقه معروف در آب اتفاق افتد. همانطور كه در شكل زیر مشاهده مي شود خوردگي در ناحيه پا شش بيش از ساير نقاط مي باشد، زيرا اين منطقه مرتباً خشك و تر مي شود. و با برخورد جريان هاي آب بر روي سطح سازه پوشش ها، اعم از لايه هاي پسيو و يا پوشش هايي كه به منظور حفاظت بر روي سازه كشيده شده، از بين مي رود و در ضمن در اين منطقه تماس با هوا نيز وجود دارد كه خوردگي را تشديد مي كند.

 

 

تركيبات آب دريا

 

تركيبات آب دريا آب خالص در طبيعت وجود ندارد. در طول بارش و جريان روي سطح زمين گازهاي متنوع ، مواد معدني و آلي در آب وارد و به صورت مواد معلق و شناور يا كلوئيدي و يا كاملاً محلول ، پديدار مي گردند. بطور كلي ناخالصي آب هاي طبيعي را به سه گروه مي توان تقسيم نمود : 1- يون هاي محلول 2- غير يون ها و نامحلول ها 3- گازها یون های محلول ، به آنيون ها و كاتيون ها تقسيم مي گردند. جدول زير اين تقسيم بندي را در مورد موادي كه به صورت متداول در آب يافت مي شوند نشان مي دهد. با توجه به شرايط رودخانه ها ، درياها و اقيانوس ها ، آب ها مي توانند داراي تركيبات و خصوصيات متفاوتي باشند. عوامل اصلي تعيين نوع خوردگي و ميزان گسترش آن توسط آب دريا عبارتند از : مقدار جامدات محلول، مقدار سختي ، pH آب ، گازهاي محلول بويژه اكسيژن و دي اكسيد كربن، مقدار مواد آلي محلول، هدايت الكتريكي كه از حل جامدات حاصل مي شود، وجود نمك هايي مانند: كلريد سديم و ... قابليت خوردگي فولاد را در آب دريا نسبت به آب شيرين افزايش مي دهد. سختي يك ويژگي مهم آب درياست كه با مقداري دي اكسيد كربن ، نمك ها، كربنات و بي كربنات كلسيم تعيين مي شود. در آب سخت (سنگين)، رويه اي از نمك هاي كربنات، بر روي سطح فولاد به وجود مي آيد كه بازده انتقال حرارت را نيز كاهش مي دهد. يكي از دلايلي كه مي توان اين قسمت از سازه را بدون به كار بردن پوشش و فقط با حفاظت كاتدي محافظت كرد، تشكيل لايه آهكي در قسمت هاي زيرين سكوهاي دور از ساحل است. مواد آلي موجود در آب درياها و خليج ها نيز به طور مستقيم يا غير مستقيم ، در مقدار خوردگي فولادهاي دريايي تأثير دارد.

 

 

با آرزوی موفقیت برای تمام فارسی زبانان جهان

http://sakhtemoon.persianblog.ir/

 

 

 

 

 

 

 


برچسب‌ها:

 
موضوعات
دیگر موارد