خوردگی

– مقدمه و تاریخچه خوردگی فلزات :

یکی از مباحث بسیار مهم علمی، فنی و اقتصادی که کمتر از یکصدسال است توجه عده ای از دانشمندان و محققان را به خود جلب نموده و مطالعات بسیار زیادی برروی آن انجام گرفته و می‍گیرد موضوع خوردگی (corrosion) بویژه خوردگی فلزات می باشد. تکنولوژی جدید با کاربرد مواد و مصالح صنعتی گوناگون از جمله فلزات و آلیاژها، پلاستیکها، سرامیکها، مواد مرکب و متراکم، چوب و غیره همراه بوده بویژه مستلزم بررسی و تولید آلیاژها و دیگر موادی است که در برابر خوردگی مقاومت لازم و قابل پیش بینی را داشته باشند، همچنین احتیاج به تدوین مقررات و روشهایی دارد که با اعمال و اجرا آنها بتواند میزانها و سرعتهای خوردگی را بطور قابل ملاحظه ای کاهش داد.

وقوع طبیعی واکنش های مربوط به پدیده خوردگی را میتوان به زمانهای خیلی دور استناد نمود. ولی برخوردهای علمی و اصولی با این پدیده به مطالعات و تحقیقات بسیار ارزشمند دانشمند معروف ایتالیایی بنام میشل فاراده (M.Faraday) نسبت داده می شود. (۱۸۴۰ – ۱۸۳۰)

او همچنین گزارش کرد که روئین شدن آهن ناشی از تشکیل فیلم برروی آن است و برای اولین بار اعلام می دارد که انحلال فلزات ماهیت الکترو شیمیایی دارند.

در سال ۱۸۴۷ ریچارد آدی (R.Adie) نشان داد که خوردگی ناشی از اثر اکسیژن برروی آهن و در معرض سیالی در حال حرکت سبب ایجاد جریان الکتریکی می‍ گردد.

بر پایه این اطلاعات و دانش ها، پروفسور ویتنی (MR.Whitney) در سال ۱۹۰۳ نتایج مطالعات خود را به صورت مقاله ای کلاسیک و تحت عنوان ((ماهیت الکترو شیمیایی خوردگی)) چاپ و منتشر ساخت که اصول علمی پدیده خوردگی را تشکیل می دهد.

این دانشمند نتیجه می گیرد که خوردگی آهن یک واکنش کاملا الکتروشیمیایی بوده و اینکه میزان و سرعت خوردگی تابعی از نیروی محرکه الکتریکی و مقاومت مواد می باشد.

در سال ۱۹۰۶ در انجمن آمریکایی برای آزمایش مواد (ASTM) [۱] کمیته ای جهت هماهنگی و اجرای آزمایش های مخصوص خوردگی تشکیل گردید که همزمان با شروع این اقدامات سازمان های دیگری نیز فعالیت های خود در زمینه بررسی مسائل خوردگی و چگونگی تدوین راه های جلوگیری یا کنترل آن را آغاز نمودند.

دانشمندان و مهندسین خیلی از کشورها در توسعه و گسترش سریع علمی خوردگی و ارائه روشهایی برای کنترل آن شریک و سهیم بوده اند که از این میان خدمات ارزنده و شایان توجه دانشمندان و متخصصین خوردگی شوروی را می توان نام برد. از جمله پروفسور توماشف (Nikon D. Tomashov) و پروفسور چرنووا (Galina P. Chernova) که از پیشقدمان و پایه گذاران تحقیقات خوردگی در این کشور می باشند. توماشف که ریاست آزمایشگاه خوردگی فلزات در انسیتوی شیمی فیزیک مسکو را عهده دار بود، مطالعات بسیار ارزشمندی درباره روئین سازی فلزات، رفتارهای الکتروشیمیایی و خوردگی فولادهای ضد‍‍‍‍زنگ و فولادهای حاوی مس، تیتانیم و آلیاژهای آن، روشهای جدید افزایش مقاومت در برابر خوردگی توسط اضافه کردن عناصر بسیار نجیب و … انجام داده است.

بطور کلی خوردگی و مهندسی خوردگی بحثی است که مراحل تکمیلی، گسترش و تدوین روشهای اجرایی آن طی نیم قرن اخیر صورت گرفته، بطوریکه هنوز عده ای از بانیان آن در قید حیاتند. دکتر اوانز، پروفسور پوربه، پروفسور واگنر، دکتر هدر، دکتر شراید و پروفسور فونتانا جزء آن عده محسوب می شوند.

۲- خوردگی فلزات و اهمیت آن در جامعه :

خوردگی از کلمه لاتین (corrodere) به معنی سایش گرفته شده است. فرایندهای خوردگی فلزات در مورد فلزات و مواد غیر فلزی نظیر پلاستیک، بتن و سرامیک نیز دیده شده است. طبق تعریف خوردگی فلزات نشان دهنده یک فرایند است. این فرایند طبق یک واکنش فیزیکی شیمیایی بین یک ماده و محیط اطراف آن انجام می گیرد و به تغییر خواص آن ماده منجر می گردد که نتیجه آن اثر خوردگی است. خوردگی معمولاً زیان آور است ولی گاهی نیز میتواند مفید باشد. از خوردگی زیان آور می توان به حمله خوردگی روی مواد ساخته شده، آلودگی محیط، محصولات خوردگی و آسیب دیدن عملکرد یک سیستم نظیر ماشین بخار اشاره نمود. در این نوع خوردگی، جسم و محیط هر دو نقش دارند. در مورد خوردگی مفید می توان از تجزیه قطعات فلزی کوچک مانند قوطیهای خالی، اتومبیلهای رها شده و نیز استفاده از فرایندهای خوردگی مانند واکنش بین فولاد و اسید فسفریک و ایجاد سطح فسفاتی مناسب برای رنگ زدن نام برد.بطور کلی در هر حال، خوردگی فلزات یک فرایند زیان آور است و سبب تخریب زیاد و مشکلاتی در حاصله می گردد.

کوشش های زیادی جهت ارزیابی هزینه خوردگی برای جامعه به عمل آمده که شامل هزینه اقدامات انجام شده جهت پیشگیری از خوردگی، جایگزین کردن قطعات صدمه دیده از خوردگی و یا آثار ناشی از خوردگی نظیر توقف تولید یا حادثه منجر به خسارت به مالک تاسیسات است. ارزیابی ها نشان می دهد که هزینه خوردگی کل در سال در کشورهای صنعتی مبلغی حدود ۴% درآمد ناخالص ملی است. قسمتی از آن اجتناب ناپذیر است زیرا از نظراقتصادی امکان پیش بینی های لازم جهت حذف کامل خسارت خوردگی وجود ندارد.

بهرحال مسلم است که می‍توان به بهره گیری از دانش امروزی این خسارت را به میزان قابل ملاحظه ای تقلیل داد.

با در نظر گرفتن اهمیت خوردگی در جامعه، بسیار مهم است که هر مهندس در دوران تحصیل از آثار و دلائل خوردگی آگاه باشد و اطلاعات او به گونه ای حفظ شود که به سادگی قابل بهره برداری و استفاده باشد.

 ۳- تعریف خوردگی فلزات :

با توجه به دیدگاه ها و تخصص های مختلف دانشمندان و محققانی که در این زمینه به مطالعاتی اصولی پرداخته و نظریه های خود را ارائه نموده اند. به منظور بیان مفهوم خوردگی تعاریفی چندو با مشابهت هایی کم و بیش اظهار داشته اند که ذیلا چند نمونه آنها از نظر می گذرد.

  • واکنش بین فلزات و محیط اطراف آن.
  • فساد یا انهدام مواد در واکنش های شیمیای یا الکتروشیمیایی با محیط اطراف.
  • فساد فلزات در اثر ترکیب با اکسیژن و یا سایر مواد شیمیایی.
  • تخریب یا فساد حاصل در مواد به هر علتی بجز عوامل مکانیکی.
  • خلاف جهت متالوژی استخراجی.
  • واکنش های الکتروشیمیایی فلزات با محیط اطراف خود.
  • حملات تخریبی برروی فلزات ناشی از واکنش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی آنها با محیط اطرافشان.
  • تخریب یا اتلاف اجسام جامد در اثر واکنش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی که از سطح آن شروع می شود.

بطور کلی، خوردگی فلزات را تخریب یا فاسد شدن یک ماده در اثر واکنش با محیطی که در آن قرار دارد تعریف می کنند. بعضی ها اصرار دارند که این تعریف محدود به فلزات باشد، ولی غالباً مهندس خوردگی بایستی برای حل یک مسئله هم فلزات و هم غیر فلزات را در نظر بگیرد. مثلا تخریب رنگ و لاستیک به وسیله نور خورشید یا مواد شیمیایی، خورده شدن جداره کوره فولاد سازی و خورده شدن یک فلز جامد به وسیله مذاب یک فلز دیگر تواما خوردگی نامیده می شوند.

با در نظر گرفتن این نکته که در برخی از انواع خوردگی پروسسهای شیمیایی یا الکتروشیمیایی دخالت چندان آشکاری نداشته و نیز علاوه بر فلزات سایر مواد و مصالح صنعتی (از جمله پلاستیک، چوب، سرامیک، شیشه و غیره) نیز ممکن است در معرض انهدام قرار گیرند و سرانجام یادآوری این نکته که در برخی از حالات هیچ گونه تغییر و افت وزن و یا تغییرات ظاهری مشاهده نگشته و خطرات و صدمات حاصله به علت ایجاد دگرگونیهایی در خواص و مشخصات مواد می باشد، از این رو لازم است تعریف جامع تری که در برگیرنده کلیه نکات مذکور می باشد عنوان گردد، یعنی :

(( خوردگی عبارتست از انهدام و فساد با تغییر و دگرگونی در خواص و مشخصات مواد (عموماً فلزات ) به علت واکنش آنها با محیط اطراف )).

خاطر نشان می سازد که انهدام های ناشی از عوامل صرفا فیزیکی یا مکانیکی،خوردگی نامیده نمی شود و در این موضوع مورد بحث و مطالعه نمی باشند. این انهدامها عبارتند از : سائیدگی (Erosion)، فرسودگی (wearing)، خستگی (Fatigue) وخراشیدگی (Fretting) و غیره.

لکن در بعضی حالات ممکن است پروسسهای خوردگی همراه و همزمان با این قبیل تخریب ها باشند که در این صورت با عناوینی نظیر خوردگی،سائیدگی، خوردگی خستگی، خوردگی خراشیدگی، خوردگی تنشی (Stress corrosion) و غیره تشریح می شوند.

یادآوری می گردد که اصطلاح زنگ زدگی (Rusting) فقط در مورد آهن و فولاد آن هم بوسیله آب و اکسیژن باید بکاربرده شود زیرا منظور از زنگ،همان اکسید هیدراته آهن Fe(OH)۳ می باشد در حالی که دیگر فلزات غیر آهنی خورده واکسید می شوند ولی زنگ نمی زنند.

خوردگی می تواند سریع یا کند صورت گیرد. فولاد زنگ نزن در حالت حساس شده به وسیله اسید پلی تیونیک ظرف چند ساعت به شدت خورده می شود. ریل های راه آهن معمولاً به آهستگی زنگ می زنند ولی سرعت زنگ زدن آنقدر نیست که به کارآیی آنها در طول سالهای زیاد اثر بگذارد.


درباره ی محمد معتمدی

یک پاسخ ارسال نمایید