نوشته‌ها

جوش گستر توس اشکال خوردگی فلزات را توضیح می دهد

اشکال خوردگی فلزات

امروزه خوردگی ابزار و سازه های صنعتی، یکی از مشکلات پرهزینه و زیان آور در صنایع های مختلف می باشد. طبق بررسی های انجام شده هزینه سالانه خوردگی فلزات در ایالات متحده در سال 1975، هفتاد بیلیون دلار برآورد شده است که حدود 10 بیلیون دلار از هزینه فوق الذکر را می توان با اعمال بهترین روش های موجود مبارزه با خوردگی  صرفه جویی نمود. این امر نشان می دهد که باید به خوردگی توجه ویژه ای نمود. و برای اعمال راه های جلوگیری مناسب باید علاوه بر آگاهی از انواع خوردگی بتوان اشکال این پدیده را نیز به خوبی شناخت. گروه مهندسی جوش گستر توس در این مقاله می خواهد شما را با اشکال خوردگی اشنا کند. درتمامی انواع خوردگی یکی از این اشکال خوردگی در ان ها اتفاق می افتد.

خوردگی فلزات بصورت شیمیایی

این شکل از خوردگی در اثر تماس جامد فلز با گاز یا مایع اتفاق می افتد. اگر فلز جامد ما با گاز خورده شود در این صورت به ان خوردگی خشک می گویند و اگر با مایع این فرایند خوردگی انجام شود اگر در ان، جریان الکتریکی نقشی نداشته باشد در این دسته قرار می گیرد. برای این شکل از خوردگی مثال های کمی وجود دارد که به عنوان نمونه می توان از خورده شدن فلز به وسیله جیوه نام برد.

خوردگی فلزات بصورت الکتروشیمیایی

در این شکل از خوردگی وجود ناهمسانی در دو فلز باعث ایجاد شدن محیطی همانند پیل الکتروشیمیایی و تبدیل مناطق فلزی به اند و کاتد می باشد. در این حالت بین کاتد و اند جریان الکتریکی به وجود می اید و فرایند خوردگی اغاز و تشدید می گردد. از انجا که بسیار از فلزات همگن نیستند و از لحاظ جنسی تفاوت دارند معمولا اگر در داخل مایع رسانا یا الکترولیت قرار گیرند دچار این شکل از خوردگی می گردند.

خوردگی فلزات بصورت بیوشیمیایی

در این شکل از خوردگی ها، عوامل زیستی مانند باکتری ها عامل اصلی خورده شدن فلزات  می باشند که به عنوان نمونه می توان به دکل های نفتی داخل دریا و لوله های نفت زیر دریا و خوردگی ان ها توسط عوامل باکتریایی اشاره نمود.

خوردگی فلزات بصورت فرسایشی

این شکل از خوردگی یک خوردگی کاملا فیزیکی است و در اثر سایش سطح فلز با جامد دیگر وحتی مایع و گاز صورت می گیرد که به عنوان نمونه می توان به خورده شدن سطح داخلی لوله های اب اشاره نمود.

انواع خوردگی فلزات

خوردگی در فلزات و انواع آن

تغییراتی که در نتیجه واکنش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی مواد با محیط اطراف آنها ایجاد شده و باعث تخریب تدریجی قطعات می شود را خوردگی می نامند. اما فارغ از تعاریف متعددی که برای خوردگی مطرح شده است و عوامل موثر بر آن باید اشاره کرد که آگاهی از انواع خوردگی و مکانیسمهای پیدایش آنها نیز برای شناخت بهتر این پدیده مهم و ضروری می باشد. لذا در این مقاله توضیح دقیقتر و جامعتری از انواع خوردگی و چگونگی پدید آمدن آنها را برای شما همراهان گرامی به تصویر خواهیم کشید.


انواع خوردگی و مکانیسم پدید آمدن آن ها

در کل بررسی خوردگی به ما امکان طبقه بندی دوازده نوع متفاوت را داده است. هر یک از انواع خوردگی تحت شرایطی خاص به وجود می آید که توضیحی اجمالی از مکانیسم پیدایش آنها را نیز مطرح نموده ایم.

خوردگی یکنواخت :


در این نوع خوردگی واکنش های شیمیایی به طور یکنواخت در سطح فلزات با جابجایی پیوسته آند و کاتد ایجاد شده که علت آن پلاریزاسیون می باشد. بطور مثال اغلب خوردگی های فولاد از این نوع می باشد. اهمیت و قدرت این نوع خوردگی از دیگر انواع خوردگی ها کمتر است.

خوردگی گالوانیکی:


هر گاه دو فلز غیر هم جنس در یک الکترولیت تشکیل یک پیل خوردگی دهند، خوردگی گالوانیکی حاصل می شود. علت ایجاد این نوع خوردگی در بین فلزات را می توان به اختلاف پتانسیل الکتروشیمیایی آنها نسبت داد.
پتانسیل دو فلز در الکترولیت های مختلف نسبت به یکدیگر متفاوت است. سرعت خوردگی به نسبت سطح کاتد/آند بستگی داشته و هر چه سطح کاتد بزرگ تر از آند باشد، سرعت خوردگی و از بین رفتن آند بیشتر است. مثال پوشش دادن فولاد با لایه ای از قلع یک نمونه از این خوردگی می باشد. اگر خراش یا شکافی در سطح خارجی قطعۀ فولادی قلع اندود شده ایجاد شود، به طوری که فولاد به هوای محیط ارتباط پیدا کند، خوردگی در فولاد به وجود آمده و قلع سالم باقی می ماند. اما درصورت عدم حضور اکسیژن هوا، قلع نسبت به فولاد آند را تشکیل می دهد و در این حالت قلع مادۀ پوششی مناسبی برای فلزات از جمله ظروف غذایی و آشامیدنی فولادی (استیل) خواهد بود. پس در نتیجه اکسیژن عامل مهمی در در خوردگی گالوانیکی دارد.

خوردگی حفره ای:


خوردگی حفره ای نوعی خوردگی موضعی است که به دنبال آن حفره هایی در سطح فلز ظاهر شده و با ادامه فعل انفعال خوردگی حفره عمیق تر شده و باعث سوراخ شدن لوله ها می گردد. این نوع خوردگی برای سازه های مهندسی بسیار مخرب است. ناخالصی های  غیر فلزی، ناهمگنی های ساختاری و شیمیایی در سطح فلز نقاط متداول مناسبی برای آغاز این نوع خوردگی و شروع ایجاد حفره است.


خوردگی شکافی ( Crevice  corrosion ) :

خوردگی شکافی، نوعی از خوردگی الکتروشیمیایی موضعی است که در شکاف ها و در زیر سطوح فلزی پوشش داده شده (به عنوان لایۀ محافظت کننده)، در جایی که محلول های راکد وجود دارد، اتفاق می افتد. این نوع خوردگی در بسیاری از سیستم های آلیاژی مانند فولاد زنگ نزن و آلیاژهای تیتانیم، آلومینیم رخ می دهد. مکانیزم خوردگی شکافی تا حدود زیادی مشابه با مکانیزم خوردگی حفره ای است. این نوع خوردگی بیشتر می تواند در زیر واشرها، میخ پرچ ها، پین ها، دریچۀ شیرها محل تکیه گاه ها و یاتاقان ها و زیر رسوبات متخلخل و دیگر موقعیت های مشابه به وجود آید.


خوردگی بین دانه ای (Intergranular  corrosion ) :

این نوع خوردگی که در مرز دانه ها اتفاق می افتد از انواع خوردگی موضعی می باشد. طی فرایند انجام، مرز دانه ها آخرین نقاطی هستند که منجمد می شوند، لذا غلظت عناصر آلیاژی و ناخالصی در مرز دانه فلزات بیشتر است. اختلاف غلظت آلیاژی بین سطح و مرز دانه ها باعث اختلاف انرژی و در نتیجه تمایل به خورده شدن سطح و مرز دانه ها می شوند و در نهایت مرز دانه ها آند و سطح دانه ها کاتد می شود. برای مثال آلیاژهای آلومینیم با استحکام بسیار بالا و تعدادی از آلیاژ های مس که شامل فازهای رسوبی در مرز دانه ها برای افزایش استحکام است می توانند تحت شرایط معینی برای خوردگی بین دانه ای مستعد باشند.

خوردگی تنشی (Stress  corrosion ) :

خوردگی تنشی نتیجه تاثیر همزمان تنشهای مکانیکی  محیط خورندۀ مناسب بر روی فلز است. این تنش های مکانیکی می تواند ناشی از تنش های خارجی و یا داخلی (پسماند) باشد. تنش پسماند در حد بالا می تواند از تنش های حرارتی در نتیجه سرد کردن غیر یکنواخت ( سریع ) ، طراحی مکانیکی ضعیف برای تنش ها، تبدیل فاز هنگام عملیات حرارتی، تغییر شکل سرد و جوشکاری باشد.

مکانیزم تخریب در خوردگی تنشی:


مکانیزم تخریب در خوردگی تنشی ا آنجایی که سیستم های بسیار مختلفی از آلیاژ ها و محیط های خورنده وجود دارد بسیار پیچیده است. در موارد بسیاری تخریب از یک حفره و یا ناپیوستگی دیگر موجود بر روی سطح فلز شروع و گسترش می یابد.
در جدول زیر تعدادی از محیط هایی که می تواند موجب خوردگی تنشی فلزات و آلیاژها شوند آمده است.

نوع ماده نوع محیط اطراف
آلیاژ های آلومینیم محلول های NaoH –H2o۲  محلول های Nacl و آب دریا
آلیاژهای مس بخار و محلول های آمونیاک ، آمینها ، آب و بخار آب
آلیاژهای طلا محلول های  محلول های نمک اسید استیک
اینکنل محلول های هیدروکسید سدیم
سرب محلول های استات سرب
آلیاژهای منیزیم محلول های محیط های ساحلی
مونل هیدروکسید سدیم مذاب ، اسید هیدرولوریک ، اسید هیدروسیلیسیک
نیکل هیدروکسید سدیم مذاب
فولاد معمولی محلول های کلسیم ، آمونیم و سدیم نیترات ، اسیدهای مخلوط (HNO۲-H2SO۴ ) ، محلول های HVN  حلول های اسیدی و   HS آب دریا ، مذاب آلیاژها
فولاد زنگ نزن محلول های کلریدی مانندMgcl۲ ،Bacl۲ ، محلول های H2o2 – Nacl آب دریا ، محلول های H2s -NaoH   ، بخار غلیظ از آب های کلرایدی
آلیاژهای تیتانیم بخار قرمز اسید نیتریک ، آب دریا N2O4، متانول Hcl

خوردگی توأم با خستگی :

خوردگی توأم با خستگی نوع دیگری از خوردگی است که در آن نقطه فلزی تحت تأثیر همزمان واکنش شیمیایی و بار دینامیکی (متناوب) قرار می گیرد . در نتیجۀ این فعل و انفعال ترک های  درون دانه ای ظاهر می شود، که شبیه به ساختار میکروسکوپی ترک ها در شکست دائم خواهد بود .

خوردگی فرسایشی  (Erosion  corrosion ) :

فعل و انفعالاتی که به جدا شدن قسمتی از سطح فلز شده و در نتیجه شتابی در سرعت تهاجم خوردگی فلز که در ارتباط با حرکت نسبی مایع و یاز گاز خورنده در سطح تماس فلز می انجامد به عنوان خوردگی فرسایشی تعریف می شود.

خوردگی سایشی  (Fretting  corrosion ) :

خوردگی در اثر سایش ناشی از حرکت سیال تشدید می شود. با افزایش مواد جامد در سیال این نوع خوردگی تشدید می شود. سایش باعث از بین رفتن محصولات خوردگی ایجاد شده در سطح فلز می شود و به الکترولیت اجازه تماس با سطح فلز جهت ادامه خوردگی را می دهد. بطور مثال سرعت گردش سیال حفاری، میزان مواد جامد گِل و جریان آشفته سیال حفاری از عواملی هستند که نسبت مستقیم با این نوع خوردگی دارند.

خوردگی غلظتی   (CONCENTRATION  corrosion ) :

خوردگی زیر رسوبات نام دیگر این نوع خوردگی می باشد. خوردگی اکسیژنی نیز از انواع خوردگی غلظتی است. بطور مثال پوشیده شدن قسمتی از سطح لوله های حفاری توسط گِل، محصولات خوردگی و لاستیک حلقوی محافظ لوله ها باعث ایجاد این نوع خوردگی می شود ، اختلاف غلظت اکسیژنی ناحیه پوشیده شده توسط رسوبات و ناحیه آزاد باعث شده که سطح زیر این رسوبات آند و بقیه لوله کاتد شود.


خوردگی روی زدایی  (DEZINCIFICATION corrosion ) :

یکی از انواع خوردگی است که در آلیاژهای مس – روی اتفاق میافتد .در آلیاژهای (برنز و برنج ) هر دو فلز مس و روی وارد الکترولیت شده سپس مس مجدداً سطح نمونه را پوشانده و روی در محلول باقی می ماند، به این علت در صورتیکه این آلیاژها مدتی در محیط خورنده قرار گیرند سطح فلز قرمز و متخلخل می شود. به این فرآیند روی زدایی گویند.

خوردگی در اثر فلزات مذاب :

این نوع خوردگی بیشتر در بعضی از راکتورهای اتمی دیده می شود. در بعضی از راکتورها از فلزات مذاب مانند سدیم به عنوان وسیلۀ خنک کننده استفاده می شود، زیرا که سدیم قابلیت هدایت حرارتی خوبی دارد. در اینجا واکنش خوردگی عمدتاً مسئله انتقال جرم است و به خوردگی موضعی مربوط نمی شود. علت پدیدار شدن این نوع خوردگی تمایلی است که ذرات جسم برای حل شدن در فلز مذاب دارند. این تمایل تا موقعی که در درجه حرارت معین به حد حلالیت و در نتیجه حالت تعادل برسد برقرار است. تاثیر تهاجم خوردگی در نتیجه فلزات مذاب می تواند به صورت های مختلف مانند حل شدن ساده فلزات، تشکیل ترکیب شیمیایی، متلاشی شدن موضعی اجزایی از فلز باشند.

مسلم است که با آگاهی از انواع خوردگی قابلیت مدیریت خوردگی افزایش خواهد یافت. از اینرو در مجموعه مقالات دیگری به توضیح سایر موضوعات مرتبط به حوزه خوردگی پرداخته است.