دوره آموزشی خوردگی فلزات و روش های کنترل

تعریف خوردگی (Corrosion) ، تخریب یا فاسد شدن یک ماده در اثر واکنش با محیطی که در آن قرار دارد تعریف می شود كه به تغییر خواص ماده منجر خواهد شد. پدیده خوردگی در تمامی دسته‌های اصلی مواد شامل: فلزات، سرامیك ها، پلیمرها و كامپوزیت ها اتفاق می افتد، اما وقوع آن در فلزات آنقدر شایع و فراگیر بوده است.

خورده شدن یک فلز جامد بوسیله مذاب یک فلزات نیز خوردگی نامیده میشود.

خوردگی فلزات: تبدیل یک فلز خالص به ترکیب فلزی به حالت طبیعی پایدار خود در یک محیط خورنده

رسم بر این است که واژه “زنگ زدن” بجای “خوردگی” در مورد آهن و فولاد به کار می‌رود و برای گونه های غیرآهنی واژه خوردگی (نه زنگ زدن) به کار می رود.

مهندسی خوردگی بکاربردن دانش فنی و هنر جلوگیری یا کنترل خوردگی به روش اقتصادی و آسان را مهندسی خوردگی گویند.

با توجه به اینكه از لحاظ ترمودینامیكی مواد اكسید شده نسبت به مواد در حالت معمولی در سطح پایین‌تری از انرژی قرار دارند، بنابراین تمایل رسیدن به سطح انرژی پایین‌تر سبب اكسید (خورده) شدن فلز می‌گردد. با این توضیح می‌توان گفت كه هیچگاه نمی‌توان به طور كامل از خوردگی جلوگیری نمود، بلكه باید به نحوی میزان خوردگی را به حد قابل قبول رسانید.

خوردگی دو جنبه را شامل می‌شود:

1.   آلودگی‌ محیط به محصولات خوردگی و آسیب دیدن عملكرد یك سیستم از جنبه‌های زیان آور خوردگی

2.   تولید انرژی الكتریكی در یك باتری و حفاظت كاتدی سازه‌های مختلف

اما تأثیرات مخرب و هزینه‌های به بار آمده به واسطه این فرآیند به مراتب بیشتر است.

علل خوردگی:

–       علل و عوامل الکتروشیمیایی

–       علل و عوامل شیمیایی

–       پدیده‌های متالوژی

–       پدیده‌های ترمودینامیکی

خوردگی در فلزات به دو صورت شیمیایی و الکتروشیمیایی انجام می‌‌گیرد. در روش شیمیایی عواملی همچون محلول‌های روغنی گازوئیل، گازهای خشک، نفت و … سبب انجام واکنش می‌‌شوند.

اما در خوردگی الکتروشیمیایی اسیدها، باز‌ها و نمک‌‌های محلول، عامل اصلی هستند. در واقع علت این امر این است که عناصر مختلف تمایل به پایداری دارند به همین دلیل وارد واکنش‌های شیمیایی می‌‌شوند.

خوردگی یک واکنش الکتروشیمیایی است و لازم است که پارامترهای اساسی دخیل در آن شناخته شود.

در اصطلاح خوردگی و از دید الکتروشیمی واکنش‌های خوردگی حتما باید شامل یک واکنش اکسایشی و یک کاهش باشد. واکنش کاهشی reaction Reduction )) یعنی واکنشی که در آن عدد اکسایش یک گونه کاهش پیدا می‌کند. واکنش اکسایشی reaction Oxidation )) یعنی واکنشی که در آن عدد اکسایش گونه افزایش پیدا کند.

خوردگی از سه بعد خسارت به بار می‌آورد:

o      بعد اقتصادی: سبب افزایش هزینه

o      بعد ایمنی: کاهش ضریب ایمنی و دوام

o      بعد ضایعاتی: افزایش ضایعات

خسارات خوردگی:

•    شکل ظاهری
•    افزایش مخارج تعمیر و نگهداری
•    توقف فعالیت کارخانه یا قسمتی از آن
•    آلوده شدن محصول
•    نشت و از بین رفتن محصولات با ارزش
•   کاهش راندمان تولید محصول و…

اصول پدیده های خوردگی، اینکه چه عواملی سبب ایجاد خوردگی می‌شود را تحت عنوان اصول خوردگی می‌شناسند. یافتن و درک کردن این اصول اهمیت زیادی دارد و همچنین با درک کردن علل و عوامل ایجاد کننده آن، یافتن راه‌حل‌هایی جهت کنترل و توقف خوردگی در دنیای واقعی امروزه اهمیت زیادی دارد و متخصصین این حوزه بسیار مورد استقبال صنایع بزرگ بوده و درآمد خوبی هم دارند.

به‌وسیله مدیریت خوردگی، فرآیند‌ خوردگی از ابتدای مرحله طراحی تاسیسات تا هنگام سرویس‌دهی آنها به صورت فعال مدیریت می‌گردد. به عنوان مثال یک مهندس طراح، از طریق این مدیریت از اطلاعات لازم در زمینه خوردگی برخوردار می‌گردد تا سازه‌هایی را با عمر مفید و طولانی طراحی نماید یا با استفاده از اطلاعات به‌دست آمده از خوردگی‌های رخ‌داده در طراحی‌های پیشین، مراحل بعدی کار را اصلاح کند.

مدیریت خوردگی به ارائه استراتژی‌های پیش‌گیرانه و برداشتن گام‌های راهبردی در دو حوزه فنی و غیرفنی می‌پردازد.

سر فصل­هایی که در حوزه‌های غیر فنی به عنوان استراتژی‌های پیش‌گیرانه دنبال می­شود به شرح زیر می‌باشد:

1.   افزایش آگاهی از هزینه‌های هنگفت‌ خوردگی و صرفه‌جویی در این هزینه‌ها موجب به‌کارگیری صحیح فناوری‌های موجود و کاهش هزینه‌ها می‌گردد.

2.   تغییر خط مشی‌ها، آیین‌نامه‌ها، استانداردها و شیوه‌های مدیریتی جهت کاهش هزینه‌های خوردگی به واسطه مدیریت صحیح خوردگی که به کنترل مؤثر آن می‌انجامد و باعث اجرای ایمن‌تر و قابل اعتما‌دتر عملیات و افزایش عمر مفید تاسیسات و تجهیزات می‌شود.

3.   اصلاح و تعمیم آموزش کارکنان جهت معرفی و بازشناسی کنترل خوردگی که مستلزم وارد نمودن واحدهای درسی پیشگیری و کنترل خوردگی در برنامه‌های تحصیلی و مدیریتی می‌باشد.

4.   تغییر و اصلاح کژاندیشی و باور غلط تسلیم‌پذیری در مقابل خوردگی و اتخاذ تصمیم‌های جدید در راستای جلوگیری از این پدیده.

همچنین استراتژی‌های پیش‌گیرانه در حوزه‌های فنی نیز از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشند، برخی از این استراتژی‌ها بدین ترتیب می‌باشد:

1.   ارتقای روش‌های طراحی و استفاده از روش‌های طراحی پیشرفته به منظور مدیریت بهتر خوردگی که مانع از بروز هزینه‌های خوردگی قابل اجتناب می‌گردد.

2.   ارتقای روش‌های پیش‌بینی عمر تجهیزات و ارزیابی عملکرد آنها از طریق آشنایی با فناوری‌های خوردگی جدید.

3.   بهبود فناوری‌های خوردگی‌ از طریق تحقیق و توسعه.

دانش خوردگی مواد، به ویژه فلزات همه صنایع را تحت تاثیر خود قرار داده و مهندسین این رشته همواره در تلاش هستند تا روش های موجود برای مقابله با اثرات زیان بار این پدیده را بهبود بخشیده و یا روش های نوینی برای این كار بیابند. از آنجا كه گستره نفوذ خوردگی در صنایع بسیار وسیع است، بنظر می‌رسد آشنایی با اصول و مبانی فرایند خوردگی و همچنین روش های عمومی برای كنترل این پدیده برای همه مهندسین ضروری است.