خوردگی فلزات + روش های جلوگیری از آن

۸۰%

Awesome

• امتیازدهی

خوردگی فلزات عبارت است از تحلیل رفتن فلز در اثر واکنش های شیمیایی بین فلز و محیط اطراف. نوع فلز و شرایط محیطی، به ویژه گازهایی که با فلز در تماس هستند، شکل و میزان تخریب و خوردگی را تعیین می کند. با توجه به ساختار فلزات، تحلیل و فرسودگی آن ها می تواند سالیانه آسیب های زیادی را به صنایع مختلف وارد کند. از این رو در این مقاله از آهن ملل تلاش کردیم انواع روش های پیشگیری از زنگ زدگی را بررسی کنیم. با ما همراه باشید.

فلزات آهنی کدامند و چه ویژگی هایی دارند؟

فلزات آهنی به دلیل استحکام شناخته شده، مورد استفاده قرار می گیرند. ویژگی هایی که آن ها دارند باعث شده این فلزات در بخش صنعتی و معماری به ویژه برای پروژه هایی مانند آسمان خراش ها، پل ها، پروژه های راه آهن و وسایل نقلیه عالی عمل کنند. با این حال، فلزات آهنی دارای محتوای کربن بالایی هستند که همین امر احتمال زنگ زدگی آن ها را افزایش می دهد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد فلزات آهنی مقاله زیر ا حتما مطالعه کنید.

خوردگی فلزات چیست؟

خوردگی فرآیند پوسیدگی یک ماده است که در اثر واکنش شیمیایی موجود در محیط، ایجاد می شود. خوردگی فلزات معمولاً به صورت اکسیداسیون است و زمانی اتفاق می‌افتد که سطح فلز در معرض تماس با گاز یا مایعی قرار گیرد. لازم است بدانید فلز، اکسیژن و الکترولیت سه جزء اصلی برای شروع پدیده خوردگی می باشند. همچنین این فرآیند با قرار گرفتن در معرض هوای گرم، اسیدها و نمک‌ها تسریع می یابد. لازم است بدانید بیشتر فلزات مستعد خوردگی هستند، از این رو همیشه نگرانی بابت خوردگی تجهیزات فلزی وجود دارد. به عنوان مثال، در گذشته و حتی اکنون خوردگی پلیمرهای مورد استفاده برای عایق بندی پوشش های سیم کشی برق، در هواپیماهای قدیمی یک نگرانی بوده است و همواره در پی رفع این نگرانی هستند.

در مقیاس بزرگ، خوردگی باعث سقوط ساختمان ها و پل ها، شکستن لوله های حامل نفت و گاز و نشت کارخانه های شیمیایی می شود. لازم است بدانید که خوردگی می تواند تهدیدی بزرگ برای ظرف های حاوی پسماندهای هسته ای و مواد رادیواکتیو باشد و اثرات مخربی بر محیط زیست بگذارد.

خوردگی فلزات چگونه رخ می دهد؟

خوردگی یک واکنش الکتروشیمیایی است که به اشکال مختلفی مانند خوردگی شیمیایی و خوردگی اتمسفری ظاهر می شود که مورد اخیر رایج ترین شکل آن است. هنگامی که مواد اسیدی (از جمله آب) با فلزاتی مانند آهن یا فولاد در تماس هستند، زنگ شروع به تشکیل می‌کند. زنگ نتیجه خوردگی فولاد پس از قرار گرفتن ذرات آهن (Fe) در معرض اکسیژن و رطوبت است. هنگامی که فولاد در معرض آب قرار می گیرد، ذرات آهن به واسطه الکترولیت های اسیدی آب از بین می روند. سپس ذرات آهن اکسید می شوند که منجر به تشکیل Fe++ می شود. هنگامی که Fe++ تشکیل می شود، دو الکترون آزاد می شود و از طریق فولاد به ناحیه دیگری از فولاد به نام ناحیه کاتدی جریان می یابند.

اکسیژن باعث بالا آمدن این الکترون ها و تشکیل یون های هیدروکسیل (OH) می شود. یون های هیدروکسیل با FE++ واکنش می دهند و اکسید آهن آبدار (FeOH) را تشکیل می دهند که بیشتر به عنوان زنگ شناخته می شود. جایی که ذرات آهن آسیب دیده بودند، اکنون به یک گودال خوردگی تبدیل شده است و جایی که اکنون هستند، خوردگی (زنگ) نامیده می شود.

بسته به محیطی که فلز در آن قرار دارد، خوردگی می تواند به هر میزانی اتفاق بیفتد. با این حال، از آنجایی که خوردگی اتمسفر بسیار گسترده است، توصیه می شود اقدامات پیشگیرانه و موثری برای جلوگیری از خوردگی انجام دهید.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد مواد ضدخوردگی پیشنهاد می کنیم حتما مقاله زیر را مطالعه نمایید.

عوامل ایجاد خوردگی فلزات

عوامل متعددی می تواند باعث ایجاد فرسودگی در فلزات شود. با توجه به نوع فلز و محیطی که قرار است فلزات در آن استفاده شوند، عامل ایجاد فرسودگی نیز می تواند تغییر نماید. در حالت کلی متداول ترین عوامل ایجاد فرسودگی و خوردگی فلزات شامل موارد زیر است که به شرح هر یک می پردازیم.

• خوردگی فلزات با نمک
• وردگی فلزات با اسید
• خوردگی فلزات با حرارت
• خوردگی فلزات به دلیل ماهیت مواد

خوردگی فلزات با رطوبت

اولین و مهم ترین عامل ایجاد فرسودگی در انواع فلزات، رطوبت و در حقیقت آب می باشد. آب در مجاورت انواع فلزات به عنوان یک الکترولیت عمل می کند و باعث زنگ زدگی آن ها می شود. براساس منابع علمی، آب با دی اکسید کربن موجود در هوا واکنش می دهد و باعث تولید اسید کربنیک می شود. این اسید نسبت به آب الکترولیت قوی تری دارد و باعث افزایش سرعت زنگ زدگی فلزات می شود.

خوردگی فلزات با نمک

همان طور که می دانید نمک حاوی برخی از گازهای حل شده و عناصر جامد معلق به علاوه عناصر آلی می باشد که همه این عناصر می توانند فلزات را تحت تاثیر قرار دهند و باعث خوردگی و فرسودگی آن ها شوند. شاید شنیده باشید که آب دریا باعث فرسودگی فلزات می شود و دلیل آن، وجود نمک در آب دریا است. سرعت خوردگی فلزات در مجاورت با نمک، نسبت به عوامل دیگر بسیار سریع تر است.

خوردگی فلزات با اسید

فرسودگی فلزات با اسید، به علت مجاورت آن ها با مواد اسیدی، گازهای ناخالص و مایعات یا جامدات خورنده می باشد. هیدروکلریک اسید و هیدروژن سولفید، از اسیدهایی هستند که باعث فرسایش فلزات می شوند.

خوردگی فلزات با حرارت

افزایش حرارت در اغلب واکنش های شیمیایی، سرعت واکنش را افزایش می دهد. افزایش حرارت می تواند سرعت فرسودگی انواع فلزها را نیز افزایش دهد، از این رو فلزات در محیط هایی که درجه حرارت بیشتری دارد، سریع تر و با شدت بیشتری دچار زنگ زدگی و فرسایش می شوند.

خوردگی فلزات به دلیل ماهیت مواد

ماهیت مواد، پایه ای ترین دلیل فرسایش فلزات است. اختلاف پتانسیل بین دو عنصر در واکنش فرسودگی، سبب افزایش سرعت فرسایش می شود.

موارد بر شمرده در بالا، از جمله عوامل اصلی خوردگی فلزات هستند. با این حال مواردی نیز وجود دارند که می توانند شریط لازم را برای خوردگی مهیا سازند. وجود موارد زیر می تواند بر سرعت خوردگی نیز تاثیر چشمگیری داشته باشد.

• طراحی بد قطعه
• ترک روی قطعه
• دارا بودن لبه تیز
• عدم دسترسی به نقاط نور
• استفاده از دو فلز غیر هم جنس چسبیده به هم
• عدم سازگاری قطعه در محیط مصرف
• عدم  سازگاری قطعه در محیط مصرف
• عدم پوشش مناسب روی قطعه که می تواند مواد فسفات یا رنگ باشد

انواع خوردگی فلزات

خوردگی فلزات انواع مختلفی دارند که در ادامه به برخی از آن ها اشاره می کنیم:

۱.خوردگی یکنواخت

متداول ترین نوع فرسودگی در بین انواع فلز، خوردگی یکنواخت می باشد. در این نوع خوردگی میزان فرسودگی فلز به راحتی قابل ارزیابی است و به اصطلاح، خوش خیم ترین نوع فرسودگی محسوب می شود؛ زیرا معمولا میزان فرسودگی وسیع است ولی عمیق نیست.

۲.خوردگی حفره ای

این نوع فرسودگی از مخرب ترین و بدترین نوع فرسودگی فلز محسوب می شود؛ زیرا به صورت عمیق در فلزات رخ می دهد و میزان زیادی از فلز را از بین می برد. همچنین پیش بینی و شناسایی آن دشوار است.

۳.خوردگی شکافی

خوردگی شکافی، نوعی فرسودگی موضعی محسوب شده و در مناطق محافظت شده ایجاد می شود.

۴.خوردگی تنشی

فرسودگی تنشی، معمولا در دمای بالا رخ می دهد و ممکن است در اثر تنش های خارجی مانند بارهای واقعی کششی روی فلز یا انبساط و انقباض در اثر تغییرات سریع دمایی ایجاد شود. همچنین تنش های پسماند ایجاد شده در طی فرآیند تولید، باعث ایجاد خوردگی تنشی می شوند.

۵.خوردگی گالوانیکی

فرسودگی گالوانیکی در واقع تخریب یک فلز در نزدیکی یک اتصال یا تقاطع است و هنگامی رخ می دهد که دو فلز الکتروشیمیایی غیرمشابه در یک محیط الکترولیت در تماس الکتریکی باشند. مانند مجاورت مس با آب شور که سبب خوردگی فولاد می شود.

روش های پیشگیری از خوردگی فلزات

در اکثر موارد جبران خسارت ناشی از فرسودگی فلزات بسیار سخت است. بنابراین پیشگیری از ایجاد خوردگی، می تواند بسیار به صرفه تر از جبران خسارت ناشی از آن باشد. به منظور کاهش آسیب به فلزاتی که در معرض آب و هوا، آب نمک، اسیدها هستند، می توان از روش های مختلفی استفاده نمود که در ادامه برخی از متداول ترین روش های پیشگیری از خوردگی فلزات به شرح می دهیم.

پوشش سطحی

یکی از بهترین راه ها برای جلوگیری از خوردگی فلزات، استفاده از پوشش محافظ ضد خوردگی است. یک پوشش محافظ با جلوگیری از تماس بین بستر و محیط های خشن (اتمسفر، شیمیایی و غیره) از بستر خود محافظت می کند. هنگامی که از پوشش های سطحی برای جلوگیری از فرسودگی انواع فلزات استفاده می شود، باید این پوشش کاملا سالم، بدون شکاف و عاری از هرگونه آسیب باشد تا در نهایت بتواند به عنوان یک پوشش و عایق عمل نماید.

رنگ آمیزی فلزات

متداول ترین روش پیشگیری از زنگ زدن فلزات، رنگ آمیزی آن هاست. البته در اغلب موارد، از روش آبکاری نیز به عنوان روشی مرسوم به منظور پیشگیری استفاده می شود. لازم به ذکر است که اگر پوشش رنگی به اندازه کافی ضخیم نباشد، نمی تواند به خوبی از فلز محافظت نماید. به زبان ساده تر طول عمر فلز با ضخامت پوشش آن رابطه مستقیم دارد. نکته دیگری که باید توجه داشته باشید این است که برای رنگ آمیزی فلزات از هر رنگی نمی توان استفاده کرد و باید برای آن ها رنگ مخصوص استفاده شود. برای آشنایی با رنگ های مخصوص فلزات می توانید مقاله معرفی بهترین رنگ برای فلزات را مطالعه کنید.

محافظت آندی

به پوشش دادن فولاد آلیاژ آهن با فلز کم فعالتر (مانند قلع)، حفاظت آندی گفته می شود. پوشش قلع با توجه به اینکه در برابر خوردگی بسیار مقاوم است، تا زمانی که در محل مورد نظر قرار گرفته باشد، می تواند از فولاد محافظت کند.

استفاده از بازدارنده‌ های خوردگی

بازدارنده‌ های خوردگی، نوعی مواد شیمیایی هستند که با سطح فلز (گازهای اطراف) واکنش می دهند تا بتوانند واکنش‌ های الکتروشیمیایی منجر به خوردگی را سرکوب کنند. با استفاده از تکنیک های پراکندگی می توان از بازدارنده ها به عنوان محلول یا به عنوان یک پوشش محافظ استفاده کرد. بازدارنده ‌های خوردگی از طریق فرآیندی که به عنوان انفعال زبانزد است معمولا شناخته می‌ شوند.

از بازدارنده ‌های خوردگی در تصفیه نفت، تولید مواد شیمیایی و تصفیه آب استفاده می‌ شود.

جمع بندی

با مطالعه این مقاله دریافتیم که فلزات دچار فرسودگی و خوردگی شوند و از آنجایی که جبران خسارت ناشی از خوردگی، مقرون به صرفه نمی باشد، بهتر است از روش های پیشگیری از فرسودگی استفاده گردد. برخی از متداول ترین روش های پیشگیری از خوردگی فلزات عبارتند از: ایجاد پوشش سطحی و رنگ آمیزی.

امیدواریم که با مطالعه این مقاله اطلاعات کافی درباره خوردگی فلزات و روش های پیشگیری از آن به دست آورده باشید.

سوالات متداول خوردگی در فلزات