خوردگی به تغییرات و آسیب دیدن ماده در اثر فعل و انفعالات محیطی گفته میشود. این پدیده طبیعی با وجود 3 اصل رطوبت، سطح فلزی و یک ماده اکسید کننده به راحتی انجام میپذیرد. فرآیند خوردگی سطح فلز واکنش پذیر را به شکل پایدارتر آن یعنی اکسید، هیدروکسید یا سولفید تبدیل میکند.
خوردگی میتواند تاثیرات منفی زیادی بر آهن آلات و فولاد بگذارد. هنگامی که سازههای فولادی دچار این مشکل شوند منجر به حوادث جبران ناپذیر و خطرناک نظیر ریزش سازه میشود. هزینههای مربوط به خوردگی فلزات، سالانه حدودا 2/2 تریلیون دلار در سراسر جهان است بنابراین حتی جزئی ترین خوردگیها نیز باید تعمیر و نگهداری شوند تا منجر به خسارات بزرگی نشود.
تمام فلزات و فرآوردههای فولادی دچار خوردگی میشوند، اما با استفاده از روشهای محافظتی مناسب میتوان 25 الی 30 درصد از این فرآیند جلوگیری کرد.
بخوانید: خوردگی میلگرد | تأثیر خوردگی بر قدرت پیوند میلگرد در سازههای بتن آرمه
چگونه از خوردگی جلوگیری کنیم؟
با انتخاب راهکاری درست میتوان از خوردگی جلوگیری کرد. انواع راهکارهای پیشنهادی در زیر آمده است:
- نوع فلز مصرفی: یک روش ساده برای جلوگیری از خوردگی استفاده از فلزات و مصالح مقاوم در برابر خوردگی میباشد مانند آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ. استفاده از این فلزات باعث کاهش مصرف پوششهای حفاظتی نیز میشود.
میلگرد FRP با فرآیندی جدید از ترکیب فیبر و رزین ساخته میشود و برای جلوگیری از خوردگی میلگرد در محیطهای سولفاتی و کلریدی بسیار کاربردی است. دوام این میلگرد از میلگرد فولادی معمولی در برابر خوردگی بیشتر میباشد.
- پوششهای حفاظتی: استفاده از پوشش رنگ یک روش مقرون به صرفه برای جلوگیری از خوردگی است. پوششهای رنگی به عنوان مانعی برای جلوگیری از انتقال بار الکتروشیمیایی از محلول خورنده به فلز موجود عمل میکنند.
گزینه منتخب دیگر استفاده از پوشش پودری است. در این فرآیند، یک نوع پودر خشک به سطح تمیز فلز زده میشود. سپس این فلز گرم میشود و پودر را به یک ماده شکسته نشده و صاف تبدیل میکند. ترکیبات مختلفی از پودر مورد استفاده قرار میگیرد نظیر اکریلیک، پلی استر، اپوکسی، نایلون و یورتان.
- اقدامات محیطی: خوردگی در اثر واکنش شیمیایی بین فلز و گازهای موجود در محیط اطراف ایجاد میشود. با انجام اقدامات مربوط به کنترل محیط، میتوان این واکنشهای ناخواسته را به حداقل رساند. این امر میتواند اقدامات سادهای مثل کاهش قرار گرفتن در معرض باران یا آب دریا و یا اقدامات پیچیدهتری مانند کنترل میزان گوگرد، کلر یا اکسیژن در محیط پیرامون باشد. به عنوان مثال میتوان به تصفیه آب در دیگهای بخار آب برای تنظیم سختی و قلیایی بودن آن یا محتوای اکسیژن اشاره کرد.
- پوشش فداشونده: این پوشش شامل پوشش دادن فلز با یک نوع فلز اضافی است که احتمال اکسید شدن آن بیشتر است از این رو اصطلاحا پوشش فداشونده نام گذاری شده است. دو روش اصلی برای دستیابی به پوشش فدا شونده وجود دارد: حفاظت کاتدی و حفاظت آندی
حفاظت کاتدی: متداول ترین مثال برای حفاظت کاتدی، پوشش فولاد توسط روی است، روندی که به عنوان گالوانیزه شناخته میشود. فلز روی فعالتر از فولاد است و هنگامی که شروع به خوردگی میکند اکسیدهایی تولید میشود که از خوردگی فولاد جلوگیری میکند در این روش فولاد به سلول الکتروشیمیایی کاتد تبدیل میشود. از حفاظت کاتدی در خطوط لوله فولادی حامل آب یا سوخت، مخازن آبگرمکن، بدنه کشتی و سکوهای نفتی در دریا استفاده میشود.
حفاظت آندی: حفاظت آندی شامل پوشش دادن فولاد با فلز کم کارتری مانند قلع است. فلز قلع خورده نمیشود بنابراین تا زمانی که پوشش قلع در محل قرار گرفته باشد از فولاد محافظت میشود.
- بازدارندههای خوردگی: بازدارندهها مواد شیمیایی هستند که با سطح فلز یا گازهای اطراف واکنش میدهند تا واکنشهای شیمیایی منجر به خوردگی را سرکوب کنند. آنها با قرار گرفتن در سطح یک فلز نقش محافظ را ایفا میکنند. این بازدارندهها از طریق فرآیند انفعال شناخته میشوند.
فرآیند انفعال: در فرآیند انفعال، یک پوشش سبک از مواد محافظتی مانند اکسید فلز، لایه محافظ بر روی فلز ایجاد میکند که به عنوان سدی در برابر خوردگی عمل میکند.
تشکیل این لایه تحت تاثیر PH محیط، دما و ترکیب شیمیایی اطراف قرار دارد. از بازدارندههای خوردگی در تصفیه نفت، تولید مواد شیمیایی و کارهای تصفیه آب نیز استفاده میشود.
- اصلاح طرح: اصلاحات طراحی میتواند به کاهش خوردگی و بهبود دوام پوششهای محافظ ضدخوردگی موجود کمک کند. اصولا طراحی باید از شکافهای باز جلوگیری کند و مانع ورود گرد و غبار و آب باشد. اطمینان از در دسترس بودن فلز، جهت تعمیر و نگهداری منظم باعث افزایش طول عمر سازه میشود که باید در طراحی اعمال شود.
بخوانید: خوردگی میلگرد و تکنیک های اندازه گیری آن
زنگ زدگی
شکل متداول خوردگی، زنگ زدگی است. به تغییر رنگ قهوهای نارنجی که بر روی فلز جمع میشود، زنگ زدگی گفته میشود. این واکنش میتواند بر روی همه اجزای سازه فلزی که در معرض اکسیژن و رطوبت هستند تاثیر بگذارد.
مسئله زنگ زدگی فقط بر روی ظاهر تاثیرگذار نیست بلکه میتواند یک ساختار را از بین ببرد. به دلیل استفاده گسترده از مقاطع فولادی و انواع آهن آلات جلوگیری از زنگ زدگی باید در اولویت باشد. زنگ زدن نوعی اکسید آهن است و این اتفاق زمانی رخ میدهد که آهن یا اکسیژن موجود در هوا ترکیب شده و باعث خوردگی آن شود.
زنگ میتواند بر روی آهن و آلیاژهای آن از جمله فولاد تاثیر بگذارد. کاتالیزور اصلی ایجاد زنگ، آب است. اگرچه ساختارهای آهن و فولاد سفت و محکم به نظر میرسند اما مولکولهای آب قادر به نفوذ به شکافهای میکروسکوپی در فلز هستند.
این روند آغاز فرسایش است، اگر در محیط نمک هم وجود داشته باشد، مثلا در آب دریا، خوردگی سریعتر رخ خواهد داد. قرار گرفتن در معرض دی اکسید کربن نیز باعث فرآیند خوردگی میشود.
زنگ زدگی باعث انبساط فلز میشود که میتواند فشار زیادی را به کل ساختار سازه وارد کند. در هنگام وقوع این واکنش فلز ضعیف شده، پوسته پوسته میشود و در نهایت میشکند. زنگ در هوا و آب نفوذ پذیر است بنابراین فلز زیر لایه زنگ زدگی به خوردگی ادامه میدهد.
چگونه از زنگ زدگی جلوگیری کنیم؟
قرار گرفتن در معرض هوا و شرایط فضای باز خطر زنگ زدگی را افزایش میدهد؛ به ویژه اگر آب و هوا مرطوب و بارانی باشد. بهترین راههای جلوگیری از زنگ زدگی عبارت اند از:
استفاده از آلیاژهای مقاوم در برابر زنگ زدگی
محبوب ترین آلیاژ مقاوم در برابر زنگ زدگی، فولاد ضد زنگ میباشد. فولاد ضد زنگ حاوی حداقل 11درصد کروم است و به عنوان محافظ در برابر زنگ زدگی است. مقاومت به خوردگی با افزودن نیکل میتواند بیشتر شود.
فولاد هوا زده که با نام (COR-TEN) شناخته میشود، حاوی عناصری مانند کروم، مس، نیکل و فسفر است. این آلیاژها بر روی سطح، محافظ ضد زنگ ایجاد میکنند که با گذشت زمان میزان خوردگی را کاهش میدهد. از لحاظ اقتصادی فولاد COR-TEN ارزانتر از فولاد ضد زنگ است.
در نظر گرفتن خوردگی قبل از طراحی
برنامه ریزی مناسب در مرحله طراحی میتواند نفوذ آب را به حداقل برساند و خطر زنگ زدگی را کاهش دهد. بنابراین از وجود حفره و شکافها باید خودداری شود، اتصالات جوش داده شوند و پیچ و مهره نداشته باشند، در صورت امکان سوراخهایی جهت زهکشی آب در نظر گرفته شود. در سازههای بزرگ دسترسی برای تعمیر و نگهداری منظم باید امکان پذیر باشد.
گالوانیزه کردن
فرآیند گالوانیزه کردن شامل پوشش دادن سطح با یک لایه خارجی با استفاده از روی فلزی است. لایه روی از نفوذ بیشتر مواد خورنده به داخل فلز جلوگیری میکند. به علاوه روی به عنوان یک آند فداشونده عمل میکند که فرایند اکسیداسیون مخرب زنگ به لایه روی منتقل میشود.
استفاده از پوشش آلی
پوشش آلی مانند رنگ کاری یه روش مقرون به صرفه برای محافظت در برابر زنگ زدگی است. این پوشش مانعی در برابر عناصر خورنده میباشد. پوششهای روغنی برای جلوگیری از نفوذ آب و اکسیژن ایدهآل هستند. ضخامت پوششهای آلی بسیار نازک است.
استفاده از پوشش پودری
از انواع پودرها که پیشتر در این مورد گفته شد، استفاده میکنند. پودرها معمولا با استفاده از فرایند پاشش الکترواستاتیک به کار برده میشوند.
بازرسی و نگهداری مرتب
تعمیر و نگهداری از اعضا سازه به ویژه اعضای فلزی توصیه جدی میباشد که از تشکیل خوردگی جلوگیری کرده و پیشرفت هرگونه زنگ زدگی را متوقف میکند. از بین بردن زنگ زدگی تشکیل شده بر سطوح بسیار ضروری میباشد.
برای نواحی کوچکتر میتوان از تیغ استفاده کرد سپس هر نوع جرم سطحی با آب گرم و صابون پاک شود و در آخر باید یک پوشش مقاوم در برابر زنگ زدگی روی سطح قرار گیرد.
جمع بندی
از جمله موارد تاثیرگذار بر استحکام سازه و مقاومت اعضای آن خوردگی میباشد. اگر خوردگی و زنگ زدگی المانها به موقع تشخیص داده نشود و تعمیرات لازم انجام نگردد باعث آسیب به سازه و در مواردی منجر به ریزش سازه و خسارات جبران ناپذیر میشود.
بنابراین استفاده از روشهای پیش گیری و مصالح مناسب قبل از اجرا از به وجود آمدن این مشکلات کاسته و نیز تعمیر و نگهداری مرتب بعد از اجرای سازه تاثیرات شایانی خواهد داشت.
برای دسترسی سریع به آهن آلات موجود در بازار و قیمت روز آهن و فولاد میتوانید با واحد مشاوره عصرآهن با شماره ۰۴۱۳۳۲۵۰۲۸۰ در تماس باشید، کارشناسان ما راهنمای شما خواهند بود. سایت عصر آهن تمام اطلاعاتی را که در مورد محصولات آهن و فولاد، قیمت، کاربرد و فروشندگان این محصولات نیاز دارید، برای شما فراهم کرده است.
