آشنایی با مبحث خوردگی و خسارتهای ناشی از آن در صنایع

خوردگی به تغییر خواص فلز در اثر واکنش الکتروشیمیایی بین آن و محیط اطراف اشاره دارد. خوردگی یک پدیده کاملاً طبیعی است که خود به خود صورت می گیرد و از گذشته تا امروز همواره در فلزات رخ می دهد. در واقع فرآیند اکسیداسیون فلز منجر به خورده شده آن می شود و خواص فیزیکی و شیمیایی آن را تحت تاثیر قرار می دهد. فلزات به صورت یکسری ترکیبات شیمیایی در سنگ های موجود در سطح زمین یافت می شوند. این فلزات پایدار هستند و اگر از محیط پیرامون سنگ به آنها نیرویی وارد نشود ترکیب اولیه خود را حفظ می نماید. اما پس از آنکه فلزات از انواع سنگ معدنی استخراج شدند به فلز خالص تبدیل شده و برای مصارف گوناگون مورد استفاده قرار می گیرند. از نظر شیمیایی استخراج فلز از سنگ نوعی فرآیند الکترون گیری است. بدین صورت که ترکیبات فلزی درون سنگ با جذب الکترون به فلز خالص تبدیل می شوند. این الکترون ها نقش عنصری میهمان را برای فلز ایفا می کنند و فلز با دریافت آنها خود را از سنگ جدا می کند اما پس از تبدیل به فلز خالص به دنبال فرصت برای بیرون کردن الکترون ها از خود می گردد. اگر این الکترون ها از فلز خارج شوند, فرآیند اکسیداسیون رخ می دهد که همان خوردگی و تغییر رنگ فلز می باشد. فلز پس از خورده شدن به حالت پایدار اولیه بازگشته و ترکیبی همانند زمانی که در سنگ بوده به خود می گیرد.

فلزات به شکل نوعی ترکیب در کانی های سنگ یافت می شوند و نمی توان آنها را به صورت عنصری خالص در طبیعت مشاهده کرد. خوردگی فرآیندی طبیعی است و برای پایدارسازی فلزات و رساندن آنها به ترکیب اولیه اتفاق می افتد. وقتی فلز در معرض هوا قرار می گیرد دچار خوردگی و زنگ زدگی می شود و تمایل به بازگشت به اصل اولیه خود دارد. خوردگی فلزات به دو شکل شیمیایی و الکتروشیمیایی صورت می گیرد. در خوردگی شیمیایی مواردی نظیر محلول های روغنی و گازهای خشک و در خوردگی الکتروشیمیایی فاکتورهایی مانند نمک های محلول، اسیدها و بازها تاثیرگذار هستند.

انواع خوردگی در فلزات

- خوردگی تنشی

وقتی متریالی در یک محیط خورنده تحت تاثیر تنش کششی قرار گیرد دچار خوردگی می شود. در این صورت در قسمتی که تحت تنش قرار گرفته ترک ایجاد می شود.

- خوردگی حفره ای

یون های کلر و کلرید عامل اصلی خوردگی حفره ای به شمار می آیند. این نوع خوردگی برای فولاد ضد زنگ مضر است زیرا سازه در اثر این خوردگی مقداری از وزن خود را از دست می دهد و به راحتی می شکند. حفره های ایجاد شده توسط این خوردگی عمقی بیشتر از قطر خود دارند، در نتیجه با عمیق شدن حفره ها فلز سوراخ می شود.

- خوردگی شکافی

خوردگی شکافی در اثر قرار گرفتن یک عنصر خورنده در شکاف بین دو جزء اتفاق می افتد. در این خوردگی غلظت عنصر خورنده در اثر گسترش واکنش بیشتر می شود و خوردگی پیشروی می کند.

- خوردگی گالوانیک

خوردگی گالوانیک زمانی رخ می دهد که دو فلز متفاوت در مجاورت یک عنصر خورنده با هم تماس برقرار کنند. در نقطه تماس دو فلز، واکنش الکتروشیمیایی ایجاد می شود و یک ماده نقش کاتد و دیگری نقش آند را بازی می کند. در این هنگام آند اکسید می شود اما کاتد تحت فرآیند اکسیداسیون تغییر نمی کند.

- خوردگی درون دانه ای

وقتی مرز دانه ها در فلز پلی کریستال تحت حمله قرار گیرد، خوردگی درون دانه ای اتفاق می افتد. تهی یا غنی بودن مرزدانه ها و یا وجود ناخالصی ها از جمله عواملی هستند که می توانند فولاد ضد زنگ آستنیتی را دچار خوردگی کنند.

- خوردگی فرسایشی

این خوردگی در اثر حرکت نسبی یکی از دو ماده ای که در تماس با یکدیگر هستند اتفاق می افتد. خوردگی فرسایشی می تواند منجر به از بین رفتن روکش های ضد زنگ شود.

- آبشویی ترجیحی

جدا شدن روی از آلیاژ برنج نوعی آبشویی ترجیحی محسوب می شود. زمانی این خوردگی رخ می دهد که یکی از عناصر آلیاژ جامد در مجاور اسیدهای آبی قرار گیرد و یا به واسطه یک واکنش خوردگی ترجیحی خورده شود.

- حمله یکنواخت

در این حالت خوردگی سطح فلز را به صورت یکنواخت تحت تاثیر قرار می دهد. خوردگی به صورت حمله یکنواخت رایج ترین نوع خوردگی به شمار می آید.

راه های جلوگیری از خوردگی فلزات

- رنگ آمیزی

با استفاده از رنگ آمیزی می توان مانع از انتقال الکترون شد، در نتیجه خوردگی اتفاق نخواهد افتاد. رنگ نوعی عایق برای جلوگیری از واکنش بین آند و کاتد محسوب می شود که از گذشته تا امروز مورد استفاده قرار گرفته است.

- پوشش کروماتی و فسفاتی

این پوشش ها از خود فلز تولید می شوند و به پوشش های تبدیلی معروف هستند. محلول های اسید سولفوریک به همراه نمک های فسفات منجر به تبدیل سطح فلزات به فسفات یا کرومات می گردد که آنها به عنوان لایه ای محافظ برای فلز به شمار می آیند.

- پوشش گالوانیزه

در این روش از روی برای روکش کاری آهن و فولاد استفاده می شود.

- پوشش قلع

در این روش از روکش قلع برای فلزات استفاده می شود. قلع بسیار آسان اکسید می شود و همین اکسید آن را در برابر عوامل خورنده محافظت می نماید.

- پوشش کادمیوم

پوشش کادمیوم با استفاده از آبگیری بر روی فولاد اعمال می شود.

- پوشش اکسید فلزات

اکسیدی که بر روی برخی فلزات ایحاد می شود آنها را در برابر عوامل خورنده محافظت می نماید. برای مثال برای محافظت از آلومینیوم در برابر خوردگی لایه ای از اکسید آلومینیوم بر روی آن قرار می دهند.