<
X
تبلیغات
پیکوفایل
رایتل
یکشنبه 10 شهریور‌ماه سال 1392 @ 23:28

سنجش و کنترل خوردگی

خوردگی را عموما به صورت تخریب مواد بر اثر واکنش با محیط پیرامون تعریف می کنند. کلمه خوردگی “Corroding” از یک واژه لاتین به نام “Rodere” آمده است که از آن واژه انگلیسی “Rodent” به معنای جونده اقتباس شده است.


سنجش و کنترل خوردگی

 

خوردگی را عموما به صورت تخریب مواد بر اثر واکنش با محیط پیرامون تعریف می کنند. کلمه خوردگی “Corroding” از یک واژه لاتین به نام “Rodere” آمده است که از آن واژه انگلیسی “Rodent” به معنای جونده اقتباس شده است.

خوردگی را عموما به صورت تخریب مواد بر اثر واکنش با محیط پیرامون تعریف می کنند. کلمه خوردگی “Corroding” از یک واژه لاتین به نام “Rodere” آمده است که از آن واژه انگلیسی “Rodent” به معنای جونده اقتباس شده است.

تخریب یک پوشش یا لاستیک بر اثر تابش نور خورشید و یا تاثیر مواد شیمیایی و یا تخریب یک پوشش حفاظتی معدنی در یک کوره فولادی و یا خوردگی تدریجی یک فلز جامد در اثر حضور یک فلز مذاب، همگی از جمله اشکال مختلف خوردگی محسوب می گردند. در اشکال مختلف این پدیده ، دو وجه تخریب ماده و وجود عامل تخریب کننده ، مشترک می باشد. فرآیند خوردگی را می توان با استفاده از ابزار کنترل مناسب، پیشگیری کرده و یا به حداقل رساند.

خوردگی سبب افزایش هزینه ها و کاهش سود در فعالیت های صنعتی و تجاری می گردد. جدا از هزینه های مستقیم برای جایگزینی یا تعمیر دستگاه ها و بخش های آسیب دیده بر اثر خوردگی، شرکتها از ناحیه هزینه توقف در فرآیند های تولید نیز دچار ضرر و زیان اقتصادی می شوند. به طور کلی می توان اثرات زیانبار خوردگی را در موارد ذیل خلاصه کرد:
1 - اثرات ظاهری به ویژه در مورد کالاهایی که باید دارای ویژگی تزئینی نیز باشد.
2 - هزینه های نگهداری
3 - هزینه ناشی از توقف تولید
4 - آلودگی محصول، بویژه در مواردی نظیر پلاستیکهای شفاف، پیگمنتها، داروها، مواد غذایی و نیمه هادی ها
5 - هدر رفتن ترکیبات و مواد با ارزش
6 - تاثیر بر ایمنی کارکنان و محیط زیست که در بر گیرنده کار با گازها و مایعات سمی، انفجاری، رادیواکتیو، بیولوژیک و یا مواد دارای حرارت و فشار بالا است.

در یک نوع جامع تقسیم بندی ، خوردگی از نظر ظاهر سطح خورده و تخریب شده طبقه بندی می شود. این حالات از طریق مشاهده با چشم غیر مسلح نیز قابل مشاهده است :
1 - خوردگی یکنواخت
2 - خوردگی گالوانیکی یا دو فلزی
3 - خوردگی شیاری
4 - خوردگی حفره ای
5 -خوردگی بین ذره ای یا بین کریستالی
6 - تخریب یا خروج انتخابی یک فلز از یک آلیاژ
7 - خوردگی سایشی
8 - خوردگی تنشی
9 - Hydrogen Damage

خوردگی در شرایط محیطی مختلف با سرعتهای متفاوتی انجام می شود و اقدامات حفاظتی و کنترل خوردگی، در جهت کاهش این سرعت است.سرعت خوردگی، خود تابع پارامترهای بسیاری از قبیل نوع مواد، نوع محیط و عوامل تخریب کننده، دما، فشار، جریان سیال، حضور اکسید کننده ها، تنش، سایش و اصطکاک مکانیکی، ویژگیهای سطحی مواد، حضور بازدارنده ها و... می باشد.

برای اندازه گیری سرعت خوردگی،روشهایی که مبتنی بر آزمونهای تماس نمونه با شرایط محیطی باشند اجرا می شود. این آزمون ها را می توان در آزمایشگاه و یا در شرایط واقعی و فرایند های صنعتی حقیقی، انجام داد. آزمون های خوردگی برای نیل به اهداف زیر صورت می پذیرد:
1 - تعیین مواد و آلیاژهای مناسب و در دسترس، به منظور برگزیدن بهترین ماده برای کاربردهای خاص و معین
2 - تعیین زمان عمر مفید و سرویس دهی تجهیزات و دستگاهها یا یک محصول خاص
3 - ارزیابی آلیاژ و فرآیندهای مختلف صنعتی
4 - کمک به یافتن و ارزیابی آلیاژهای جدید و مقاوم در برابر خوردگی
5 - تعیین مشخصات کنترل کیفی یک آلیاژ خاص که جدیدا تهیه شده
6 - ارزیابی متغیرها و پارامترهای کنترل شرایط محیطی (نظیر حضور بازدارنده ها)
7 - تعیین بهترین، کاراترین و اقتصادی ترین روشها برای کنترل یا کاهش خوردگی
8 - مطالعه و بررسی مکانیسمهای خوردگی

به منظور اجرای آزمون های مذکور، برشهای فلزی نمونه، از ورقهای فلزی تهیه می شوند. هر قطعه یا برش فلزی باید دارای یک شماره یا کد مشخص باشد که در تمام طول مدت انجام آزمون قابل شناسایی بوده و محو نشود.
در مرحله پرداخت کاری و آماده سازی، سنباده کاری نمونه ها با کاغذ سنباده با درجه زبری 120 متداول بوده و در صورت وجود تجهیزات لازم، زبره پاشی سطح میز امکان پذیر است.نورد کردن سطح، البته بدون ایجاد ذرات سخت اکسید و پولیش کاری الکترولیتی هم از دیگر روشهای آماده سازی سطوح نمونه هاست که از هزینه نسبتا بالایی برخوردار است. تا حد امکان از آلودگی سطح با هر گونه ماده خارجی نیز باید ممانعت شود.

در مرحله بعد، نمونه های فلزی، جهت آزمون در معرض شرایط خوردگی قرار می گیرند.در شرایط آزمایشگاه، یک مخزن و قلابهایی برای نگهداری نمونه در نظر گرفته می شود. یک مخزن در ابعاد لابراتواری، شبیه سازی لوله ها و مخازن بزرگ در شرایط واقعی را بر عهده دارد. قلابهای نگهدارنده به گونه ای طراحی می شوندکه نمونه ها در سه حالت غوطه وری کامل، غوطه وری نسبی(شناوری در سطح محلول) و تماس با فاز بخار و بیرون فاز مایع (محلول) قرار گیرند.شدت خوردگی معمولا در محل تماس فاز مایع با بخار و یا در فاز بخار به حد اکثر می رسد.
چنانچه به دما یا فشاری بالاتر از نقطه جوش در فشار اتمسفریک نیاز باشد، باید مخازن به شکل اتوکلاو (Auto Clave) ساخته شوند تا امکان شبیه سازی شرایط وجود داشته باشد.

یک نمونه از دستگاههای انجام آزمون، ابزار غوطه وری متناوب است که در آن نمونه های آلومینیومی به مدت 10 دقیقه در آب نمک غوطه ور می شوند و سپس به مدت 50 دقیقه از محلول خارج می گردند. در نمونه های دیگر تجهیزات آزمایشگاهی، نمونه های دارای پوشش، در کابینی قرار می گیرند که در معرض بخار آب نمک خنثی یا اسیدی (Salt Spray) قرار دارد. این آزمونها برای مقایسه عملکرد مواد و پوشش های مختلف و نوع آماده سازی سطوح تحت شرایط تسریع شده، مفید می باشد.

پس از ساخت و آماده سازی نمونه ها، آنها را با دقت 1/0 میلی گرم توزین نموده و در معرض شرایط آزمون خوردگی قرار می دهند. سپس سطح نمونه ها از وجود محصولات ناشی از خوردگی زدوده و پاک شده و مجددا وزن می شوند تا میزان کاهش وزن مشخص شود. عملیات تمیزکاری و اکسید زدایی سطح نمونه های فلزی ممکن است با استفاده از روش های مکانیکی، شیمیایی و یا تلفیق هر دو روش انجام شود.

برای تعیین سرعت خوردگی، از پروبهای مقاومت الکتریکی استفاده می شود. این پروبها کوچک بوده و به راحتی قابل نصب هستند. با پیشرفت خوردگی، سطح مقطع رسانا کاهش یافته و افزایش مقاومت در آنها را بدنبال دارد که از آن می توان برای کنترل سرعت خوردگی استفاده نمود. این پروبها را می توان به یک کامپیوتر برنامه ریزی شده متصل نمود تا محاسبه سرعت خوردگی به صورت مستقیم و در هر لحظه امکان پذیر باشد.

یکی از مفاهیم مهم در شناخت خوردگی و بررسی آن به لحاظ کلینیکی، مسئله پلاریزاسیون است. به طور کلی سرعت واکنش الکتروشیمیایی توسط برخی از عوامل فیزیکی و شیمیایی محدود می شود. بنابراین می توان گفت، یک واکنش شیمیایی می تواند توسط برخی از عوامل و شرایط محیطی پلاریزه شده و کند شود.
غیر از میزان مقاومت در برابر خوردگی، انتخاب مواد تشکیل دهنده و ویژگیهای ظاهری مواد، از اهمیت بالایی برخوردار است. شناخت مواد به لحاظ شیمی فیزیکی برای مطالعه مکانیسم های خوردگی و ویژگی های سطحی مواد بسیار حائز اهمیت است.



منبع : نشریه صنعت رنگ، شماره 3
نویسنده: سیاوش امیراصانلو 

 

خوردگی(corrosion) ،اثرتخریبی محیط بر فلزات و آلیاژها می باشد . خوردگی پدیده ای خودبه خودی است.در اثر این پدیده فلز از درجه اکسیداسیون صفر تبدیل به گونه ای با درجه اکسیداسیون بالا می شود.


خوردگی فلزات

 

خوردگی(corrosion) ،اثرتخریبی محیط بر فلزات و آلیاژها می باشد . خوردگی پدیده ای خودبه خودی است.در اثر این پدیده فلز از درجه اکسیداسیون صفر تبدیل به گونه ای با درجه اکسیداسیون بالا می شود.


خوردگی فلزات
خوردگی(corrosion) ،اثرتخریبی محیط بر فلزات و آلیاژها می باشد . خوردگی پدیده ای خودبه خودی است.در اثر این پدیده فلز از درجه اکسیداسیون صفر تبدیل به گونه ای با درجه اکسیداسیون بالا می شود.
در واقع واکنش اصلی در انهدام فلزات ، عبارت از اکسیداسیون فلز است .

تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی
فلز در اثر اصطکاک ، سایش و نیروهای وارده دچار تخریب می شوند که تحت عنوان خوردگی مورد نظر ما نیست.

فرایند خود به خودی و فرایند غیر خود به خودی خوردگی
یک فرایند خودبه خودیست، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می رود که به حالت پایدار برسد. اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ می زند که یک نوع خوردگی و پدیده خود به خودی است انواع مواد هیدروکسیدی و اکسیدی نیز می توانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه فلزی هستند. پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیده های خود به خودی است، اشکال مختلف آن ظاهر می شود.
بندرت می توان فلز را بصورت فلزی و عنصری در محیط پیدا کرد و اغلب به صورت ترکیب در کانی ها و بصورت کلریدها و سولفید ها و غیره یافت می شوند و ما آنها را بازیابی می کنیم. به عبارت دیگر با استفاده از روش های مختلف، فلزات را از آن ترکیبات خارج می کنند.یکی از این روش ها ، روش احیای فلزات است. برای تمام این روش ها، نیاز به صرف انرژی است که یک فرایند غیر خود به خودی است . لذا به هزینه و مواد ویژه ای نیاز دارد.از طرف دیگر هر فرایند غیر خود به خودی در صدد است به حالت اولیه خود باز گردد،چرا که بازگشت به حالت اولیه یک فرایند خود به خودی است، پس فلزات استخراج شده میل دارند به ذات اصلی خود باز گردند.
جنبه های اقتصادی فرایند خوردگی
برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان می دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهای خوردگی ، هزینه هایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل می شود.

پوشش های رنگ ها و جلا ها
ساده ترین راه مبارزه با خوردگی ،اعمال یک لایه رنگ است.با استفاده از رنگ ها بصورت آستر و رویه ، می توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد. آخرین پدیده در صنایع رنگ سازی ساخت رنگ های الکترو استاتیک است که به میدان الکتریکی پاسخ می دهند و به این ترتیب می توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد .
پوشش های فسفاتی و کروماتی
این پوشش ها که پوشش های تبدیلی نامیده می شوند، پوشش هایی هستند که از خود فلز ایجاد می شوند.فسفاتها و کروماتها نا محلولند. با استفاده از محلول ها ی معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی از نمک های فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلز را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز می کنند و در نتیجه، به سطح قطعه فلز چسبیده و به عنوان پوشش های محافظ در محیط های خنثی می توانند کارایی داشته باشند.
این پوشش ها بیشتر به این دلیل فراهم می شوند که از روی آنها بتوان پوشش های رنگ را بر روی قطعات فلزی بکاربرد. پس پوشش های فسفاتی، کروماتی، بعنوان آستر نیز در قطعات صنعتی می توانند عمل کنند، چرا که وجود این پوشش، ارتباط رنگ با قطعه را محکمتر می سازد. رنگ کم و بیش دارای تخلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمی تواند از خوردگی جلوگیری کند.
پوشش های اکسید فلزات
اکسید برخی فلزات بر روی خود فلزات ، از خوردگی جلوگیری می کند.بعنوان مثال می توان تحت عوامل کنترل شده ، لایه ای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند .اکسید آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز می چسبد و باعث می شود که اتمسفر به آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد .همچنین اکسید آلومینیوم رنگ پذیر است و می توان با الکترولیز و غوطه وری آن را رنگ کرد. اکسید آلومینیوم دارای تخلخل و حفره های شش وجهی است که با الکترولیز ، رنگ در این حفره ها قرار می گیرد .
همچنین با پدیده الکترولیز ، آهن را به اکسید آهن سیاه رنگ تبدیل می کنند که مقاوم در برابر خوردگی است و به آن سیاه کاری آهن یا فولاد می گویند و در قطعات یدکی ماشین دیده می شود .
پوشش های گالوانیزه
گالوانیزه کردن، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است. گالوانیزه بطرق مختلف انجام می گیرد که یکی از این طرق ، آبکاری با برق است.در آبکاری با برق قطعه ای که می خواهیم گالوانیزه کنیم، کاتد الکترولیز را تشکیل می دهد و فلز روی در آند قرار می گیرد. یکی دیگر از روش های 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 می دهند و با استفاده از غوطه ور سازی فلز در روی مذاب ، لایه ای از روی در سطح فلز تشکیل می شود که به این پدیده غوطه وری داغ(hot deep galvanizing) می گویند. لوله های گالوانیزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشی منازل و آبرسانی و ...مورد استفاده قرار می گیرند .
پوشش های قلع
قلع از فلزاتی است که ذاتاً به راحتی اکسید می شود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم می گردد و در محیط های بسیار خورنده مثل اسید ها و نمک ها و...بخوبی پایداری می کند. به همین دلیل در موارد حساس که خوردگی قابل کنترل نیست، از قطعات قلع یا پوشش های قلع استفاده می شود.مصرف زیاد این نوع پوشش ها در صنعت کنسرو سازی می باشد که بر روی ظروف آهنی این پوشش را قرار می دهند.
پوشش های کادمیم
این پوشش ها بر روی فولاد از طریق آبگیری انجام می گیرد. معمولاً پیچ و مهره های با این روش روکش داده می شوند .
فولاد زنگ نزن
این نوع فولاد، جزء فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیرآلات مورد استفاده قرار می گیرد.این نوع فولاد، آلیاژ فولاد با کروم می باشد و گاهی نیکل نیز به این آلیاژ ها اضافه می شود .

مجله صنعت رنگ شماره پانزدهم