سامانه ثبت نام

خوردگی فلزات

6 شهریور 1395

یکی از مباحثی که امروزه مورد بررسی بسیاری از دانشمندان است خوردگی فلزات و راه های جلوگیری از آن است. پ›وهشگر در مقاله زیر می تواند با انواع خوردگی در فلزات آشنا شود.

تغییراتی را که در نتیجه واکنش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی مواد با محیط اطراف آنها ایجاد شده و باعث تخریب تدریجی قطعات  می شود، خوردگی می نامند.
و یا به عبارتی خوردگی واکنشی نامطلوب است که سبب جدا شدن اتم های سطح قطعات و تخریب آنها می شود .
شدت و میزان خوردگی با توجه به شرایط انجام عملیات و نوع سیال فرآورشی در تاسیسات مختلف، به عواملی مانند درجه حرارت و غلظت محیط اثر کننده بستگی خواهد داشت.
البته عوامل دیگری مانند تنش های مکانیکی و فرسایشی می تواند به خوردگی کمک کند.
در میان تاسیسات فرآورشی نفت خام، بیشترین میزان خوردگی در واحدهای نمک زدایی به دلیل جداسازی نمک از نفت و تولید پساب به وجود می آید. به طور کلی می توان گفت شدت خوردگی در بخش انتقال پساب بسیار زیاد و علی رغم تزریق مواد کنترل کننده خوردگی هم چنان غیر قابل کنترل می باشد. اما با توجه به تحقیقات صورت گرفته استفاده از لوله های  غیر فلزی مانند لوله های GRP از جمله روش های جدیدی است که می تواند خسارت هایی ناشی از فرایندهای خوردگی را تا حدودی کاهش دهد.
پدیده خوردگی بیشتر در فلزات و آلیازهای آن ها ظاهر می شود، زیرا اغلب فلزات و آلیاژها تمایل زیادی به ایجاد ترکیباتی با اتم ها محیط اطراف خود دارند و فقط تعداد کمی از فلزات مانند طلا و پلاتین تحت شرایط معمولی پایدار هستند و تمایلی به ایجاد واکنش با محیط اطراف ندارند.
از خوردگی می توان مثال های متعددی بیان کرد از جمله: خوردگی تجهیزات و ماشین آلات در صنایع مختلف، به ویژه صنایع شیمیایی در مجاورت هوای مرطوب و یا در مجاورت با گازهایی مانند (So۲، NoX NH۳ ) و همچنین خوردگی توربین های گازی را نام برد.
انواع خوردگی و مکانیسم پدید آمدن آن ها

  • خوردگی یکنواخت
  • خوردگی گالوانیکی
  • خوردگی حفره ای
  • خوردگی شکافی
  • خوردگی بین دانه ای
  • خوردگی تنشی
  • خورد توأم با خستگی
  • خوردگی فرسایشی
  • خوردگی سایشی
  • خوردگی غلظتی
  • خوردگی روی زدایی
  • خوردگی در اثر فلزت مذاب

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

خوردگی گالوانیکی:
هر گاه دو فلز غیر هم جنس  در یک الکترولیت تشکیل یک پیل خوردگی دهند، خوردگی گالوانیکی حاصل می شود .
در واقع علت ایجاد این نوع خوردگی در بین فلزات را می توان به اختلاف پتانسیل الکتروشیمیایی آنها نسبت داد.
پتانسیل دو فلز نسبت به یکدیگر در اکترولیت های مختلف متفاوت است. سرعت خوردگی به نسبت سطح کاتد/آند بستگی دارد و هر چه سطح کاتد بزرگ تر از آند باشد، سرعت خوردگی و از بین رفتن آند بیشتر است. به طور مثال پوشش دادن فولاد با لایه ای از قلع است. بنابراین اگر خراش یا شکافی در سطح خارجی قطعۀ فولادی قلع اندود شده ایجاد شود، به طوری که فولاد راهی به هوای محیط پیدا کند، خوردگی در فولاد انجام یافته و قلع سالم باقی می ماند. اما با عدم وجود اکسیژن هوا، قلع نسبت به فولاد آند را تشکیل می دهد و در این حالت قلع مادۀ مناسبی برای پوشش مناسبی برای فلزات از جمله ظروف غذایی و آشامیدنی فولادی (استیل) خواهد بود.
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 یا ادامه فعل  انفعال خوردگی حفره هاعمیق تر می شوند و باعث سوراخ شدن لوله ها می گردد.
در صورتی که مکان لاستیک حلقوی محافظ لوله ها ثابت باشد در زیر لاستیک این خوردگی اتفاق خواهد افتاد.
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.

روش شناسایی خوردگی حفره ای:
شناسایی خوردگی حفره ای اغلب مشکل است، زیرا که حفره های کوچک ممکن است توسط محصولات خوردگی پوشیده شود. تعداد و عمق حفره ها می تواند متفاوت باشدو به دلیل طبیعت موضعی آن می تواند به طور ناگهانی شکست های غیر منتظره ای را به همراه داشته باشد، بنابراین ارزیابی  وسعت خسارت خوردگی حفره ای چندان آسان نخواهد بود.

روش های جلوگیری از خوردگی حفره ای:
برای جلوگیری از خوردگی حفره ای باید تا آنجا که ممکن است از موادی که تمایل به این نوع خوردگی ندارند استفاده شود و در صورت اجبار در بعضی از طراحی ها موادی با بهترین مقاومت خوردگی به کار روند.
برای مثال فولاد زنگ نزنی که برای محیط های شامل یون کلراید به کار می رود از نوع آلیاژ ۳۱۶ با Cr 18% و Mo 2% است. مقاومت خوردگی حفره ای این فولاد بهتر از فولاد زنگ نزن بدون عنصر مولیبدن ، مانند فولاد آلیاژی ۳۰۴ 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.
برای مثال محل های مناسب این نوع خوردگی بیشتر می تواند زیر واشرها، میخ پرچ ها، پین ها، دریچۀ شیرها محل تکیه گاه ها و یاتاقان ها و زیر رسوبات متخلخل  دیگر موقعیت های مشابه است. 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.
به منظور کاهش خوردگی شکافی در طراحی بعضی از تجهیزات سعی می شود تا حد امکان برای اتصال قطعات به یکدیگر از جوشکاری استفاده شود و در مورد واشرها از واشرهای غیر فلزی با قابلیت جذب کنندگی بسیار پایین، مانند تفلن، استفاده شود .
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 فاز های رسوبی در مرز دانه ها برای افزایش استحکام است می توانند تحت شرایط معینی  برای خوردگی بین دانه ای مستعد باشند .
برای جوگیری از خوردگی بین دانه ای مثلاً در فولاد های آستنیتی زنگ نزن می توان مقدار کربن را به شدت کاهش داد (کمتر از ۰۳/۰ %)  و یا با افزودن عناصری که تمایل شدید به تشکیل کاریبد دارند مانند، Ti و Nb، کربن را کاهش داد به طوری که از رسوب کاربید کرُم جلوگیری به عمل آید.

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.

راه های جلوگیری از ایجاد ترک در خوردگی تنشی :

  1.    کاهش تنش تا حد امکان ( به کمک عملیات حرارتی به منظور تنش زدایی و یا کاهش تنش اعمالی )
  2. حذف محیط های خورنده زیان آور
  3. تغیر آلیاژ و استفاده از تیتانیم به جای فولاد های زنگ نزن (در صورتی که تغییر محیط خورنده و کاهش مقدار تنش امکان پذیر نباشد).

 

خوردگی توأم با خستگی  (  corrosion ) :

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 انغعالی که به جدا شدن قسمتی از سطح فلز ، و در نتیچه شتاب در سرعت تهاجم خوردگی فل در ارتباط با حرکت نسبی مایع و یاز گاز خورنده و 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 ا لکترولیت اجازه تماس با سطح فلز جهت ادامه خوردگی را می دهد. افزایش سرعت گردش سیال حفاری، میزان مواد جامد گل و جریان آشفته سیال حفاری از عواملی هستند که باعث تشدید این نوع خوردگی می شوند، با کاهش سرعت گردش سیال حفاری و میزان مواد جامد گل، یا برقراری جریان لایه ای د ر سیال حفاری، سرعت این نوع خوردگی کاهش می باید.

خوردگی غلظتی   (CONCENTRATION Ceel  corrosion ) :

به این نوع خوردگی ، خوردگی زیر رسوبات نیز میگویند . خوردگی اکسیژنی که بع د اً مورد بحث قرار م ی گیرد نیز از انواع خوردگی غلظتی اس ت . پوشیده شدن قسمتی از سطح لوله های حفاری توسط گل، محصولات خوردگی و لاستیک حلقوی محافظ لوله ها باعث ایجاد این نوع خوردگی می شود ، اختلاف غلظت اکسیژنی ناحیه پوشیده شده ت و سط 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 فل ز مس و رو ی وارد الکترولیت شده سپس مس مجدداً سطح نمون ه 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(corrosion ) :

این نوع خوردگی بیشتر در بعضی از راکتورهای اتمی دیده می شود. در بعضی از راکتور ها از فلات 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 استو به خوردگی موضعی مربوط نمی شود . علت پدیدار شدن این نوع خوردگی تمایلی است که ذرات جسم رای حل شدن در فلز مذاب دارد . این تمایل تا موقعی که در درجه حرارت معین به حد حلالیت و در نتیجه حالت تعلدل برسد برقرار است. تاثیر تهاجم خوردگی در نتیجه فلزات مذاب می تواند به صورت های مختلف باشد : حل شدن ساده فلزات ، تشکیل ترکیب شیمیایی ، متلاشی شدن موضعی اجزایی از فلز .علاقه مندان می توانند جهت برخورداری از اطلاعات بیشتر در این زمینه کلیک نمایند.

برچسب: نخستین همایش بین المللی شیمی ایران، شیمی، شیمی تجزیه، شیمی معدنی، شیمی آلی، بیو شیمی، پلیمر های معدنی، سینتیک و مکانیسم واکنش های معدنی، سنتز و شناسایی ترکیبات معدنی، شیمی آلی فلزی، نانوشیمی، الکتروشیمی ترکیبات معدنی، نفت ، گاز و پتروشیمی، خوردگی، شیمی دارویی، کاربرد شیمی در صنایع غذایی، کاربرد شیمی در محیط زیست، فیتو شیمی، نانو ذرات، نانو و صنعت، روش های سنتز و شناسایی نانو ساختار ها، کنگره بین المللی شیمی، شیمی ایران، همایش شیمی،الکتروشیمی،اوربیتال، اتم، مولکول،پتروشیمی

 


580
مطالب مرتبط


لطفا با تكميل فرم ، نظرات ، پيشنهادات و انتقادات خود را در مورد مطلب منتشر شده با ما در ميان بگذاريد.
پيام شما پس از تاييد توسط مدير سايت ، منتشر خواهد شد.
 

 
Captcha


 
مجلات حامی

تماس با دبیرخانه

 

02133699094 

09193519331

 

02189786524

conf.ntpco[at]gmail.com

مرکز همایش