مدیر سایت چهارشنبه، ۲۶ آذر ۱۳۹۳

مقدمه ای بر خوردگی و لزوم جلوگیری از هزینه های خوردگی

نگهداری، تعمیر و تعویض قطعات و سازه های فلزی كه دچار خوردگی می شوند ، هزینه های بالایی را طلب میكنند . خسارت های مستقیم و غیر مستقیم ناشی از خوردگی در كشور های صنعتی بالغ بر 4 درصد تولید ناخالص ملی آنها می باشد این در حالی است که بیش از 40 درصد از خوردگی فلزات به دلیل انتخاب نامناسب مواد، طراحی غیر اصولی و استفاده نكردن از پوشش های كار آمد و بادوام رخ میدهد كه البته تمام این موارد قابل برطرف كردن بوده و خوردگی ناشی از آن قابل پیشگیری می باشد .
یكی از متداولترین روش های محافظت در برابر خوردگی اعمال پوشش آلی است و 85 تا 90 درصد تمام سطوح فلزی در جهان با پوشش های آلی پوشش داده شده اند. (کفپوش اپوکسی را ببینید)
استفاده از رنگدانه های ضد خوردگی در پوشش آلی مقاومت آن را در برابر خوردگی به میزان قابل توجهی افزایش می دهند . رنگدانه های سد كننده دسته های از رنگدانه های ضد خوردگی هستند كه بصورت فیزیكی به اثر ممانعتی فیلم رنگ می افزایند . بدین معنی كه میزان نفوذپذیری فیلم رنگ در برابرعوامل خورنده را كم می كنند . این رنگدانه ها عموما از نظر شیمیایی خنثی بوده و غیر فعال محسوب می شوند ( به غیر از رنگدانه آلومنیوم ورقه ای كه به لحاظ شیمیایی فعال است ) .
رنگدانه های سد كننده معمولا به اشكال ورقه ای ، صفحه ای و لایه ای هستند . این اشكال خاص رنگدانه ، دیواره ای در مقابل نفوذ عوامل خورنده تشكیل داده و افزایش طول موثر مسیر عوامل خورنده مانند آب و اكسیژن را به سطح فلزمنجر می گردند.
رنگدانه های نظیر میكا ، اكسید آهن میكائی ، پرك آلومنیوم و برنز ، زینك فسفات و در نهایت پرك شیشه كه به پیگمنت های سد كننده معروف می باشند موجب بلوكه شدن عوامل خورنده گشته و مسیر عبور این عوامل را تا رسیدن به فلز طولانی می كنند.
پوشش ضد خوردگی برپایه رزین اپوكسی وپیگمنت پرك شیشه با توجه به خصوصیات كاربردی و خواص خوردگی ، مكانیكی و سایشی … مورد بررسی قرار گرفت است.

تعریف خوردگی
برای خوردگی فلزات تعاریف گوناگونی گزارش شده‌است. ازنظر علمی خوردگی به صورت تخریب و یا ازبین رفتن فلزات در اثر واكنش‌های شیمیایی یا الكتروشیمیایی فلز و محیط خورنده تعریف می‌گردد.
انجام همزمان دو واكنش اكسایش و احیا در فصل مشترك فلز- محلول از تجمع بیش‌ازحد بارهای مجزا جلوگیری كرده و اكسایش و یا تخریب فلز را موجب می‌شود. در حقیقت این‌گونه تخریب ماده را خوردگی می‌نامند. مكانیزم شامل یك واكنش اكسایش یا آندی است که به طور همزمان با یك واكنش احیا یا كاتدی صورت گرفته و هر دو واكنش در فصل مشترك فلز- محلول اتفاق ‌افتد. واكنشی كه در آن الكترون جذب می‌شوند احیا و در واكنشی كه در آن الكترون جدا می‌گردد، واكنش اكسایش می‌گویند. به‌هرحال در هنگام خوردگی سطح فلز از تعداد زیادی مناطق آندی و كاتدی كوچك تشكیل شده‌است و یا به عبارت دیگر خوردگی به این دلیل اتفاق می‌افتد كه فلزات تمایل به رسیدن حالت پایدارتر اكسیدی خود دارند، درنتیجه در واكنش اكسایش انرژی آزاد می‌گردد.

هزینه‌های خوردگی
خوردگی یكی از پرهزینه‌ترین مسائل و مشكلات برای صنعت می‌باشد كه سبب اتلاف هزینه‌های بسیار زیاد و صرف وقت و كار نیروی انسانی در این زمینه می شود.
این هزینه‌ها می‌تواند به طور مستقیم در استفاده از رنگها و مواد بازدارنده در فرآیند خوردگی، تعمیر قطعات فلزی و یا استفاده از فولاد صرف گردد و یا به طور غیرمستقیم در هزینه‌های ناشی از خرابی، خطرات زیست‌محیطی، تعطیلی و یا ازكارافتادگی یك كارخانه تأثیرگذار باشد.
در سال 1920 سر رابرت هدفیلد هزینه سالانة ناشی از زنگ زدن آهن و فولاد را در جهان بیشتر از 700 میلیون لیره استرلینگ تخمین زدکه در این برآورد هزینه سرمایه‌گذاری اولیه و هزینه‌های مربوط به جایگزینی محاسبه نشده‌بود. ورنون در سال 1956 كل هزینة خوردگی و حفاظت را در انگلستان برابر شش میلیون لیره استرلینگ برآورد كرد كه برابر با 1365 میلیون لیره بود و برابر با3.5درصد تولید ناخالص این کشوردر آن سال بود.
امروزه هزینة سالانة خوردگی به‌اضافة هزینة حفاظت به حدود 200 تا 3000 دلار سرانه در كشورهای پیشرفته صنعتی می‌رسد كه حدود 3.5 تا 5 درصد درآمد ناخالص ملی آن کشورها است .
در گزارشی كه در سال 1978 منتشر شد، هزینة خوردگی در ایالات متحدة آمریكا برابر با 82 میلیارد دلار در سال 1975 تخمین زده‌شد که این رقم برابر با 4.9 درصد سود ناخالص ملی آن كشور در همان سال است. هم‌چنین در این گزارش آمده‌است كه بیش‌از 30 درصد از این مبلغ را می‌توان توسط كاربرد و اعمال مؤثر علوم و تكنولوژی مربوطه كاهش داد.
براساس آمار موجود در سطح بین‌المللی، در هر ثانیه یك تن فولاد در اثر خوردگی ازبین می‌رود كه انرژی مورد استفاده برای تولید این مقدار فولاد، معادل مصرف انرژی یك خانوادة متوسط در سه‌ ماه می‌باشد.
هزینة خوردگی در 163 پالایشگاه آمریكا رقمی معادل 3.692 میلیارد دلار تخمین زده شده است .قیمت‌های مربوط به كنترل خوردگی در پالایشگاه‌ها شامل دو قسمت پروسة عملیاتی و انتقال آب می‌شود. خوردگی مربوط به پروسه‌های عملیاتی شامل انتقال اسیدهای آلی و ذرات سولفور به‌خصوص در دماهای بالاست و خوردگی مربوط به قسمت های انتقال آب مربوط به خوردگی در اثر واکنش رطوبت و اکسیزن با فلز است .
سیستم تولیدی یك پالایشگاه، نیروی حیاتی آن است. آسیب‌دیدگی در هر مخزن تولیدی، به‌خصوص در خطوط مخازن اصلی هزینة گزافی را به پالایشگاه تحمیل می کند كه این هزینه‌ها بسیار بالاتر از هزینة نگهداری و حفاظت آنها است . ازنظر اقتصادی پالایشگاه‌ها كاملاً وابسته به قیمت بازار جهانی هستند. مقدار مبالغ مصرف شده در كنترل خوردگی، تحت تاثیر شرایط اقتصادی در آن صنعت است. (از سال 1981 تعداد پالایشگاه‌ها در آمریكا از 324 به 136 افت كرده است). در سال 2001 هزینة خوردگی گزارش‌شده دز ایالات متحدة آمریكا 276 بیلیون دلار در سال تخمین زده شده‌است.

لزوم جلوگیری از خوردگی
به هفت دلیل عمده، محافظت از فلزات دربرابر خوردگی مورد نیاز است :
1- حفظ ظاهر سطوح به منظور كاربری ‌نهایی
2- نگهداری شكل و اندازة ابعاد سطح مورد نظر
3- جلوگیری از اتلاف منابع اولیه و مواد خام
4- حفظ و افزایش ارزش افزوده و جلوگیری از تغییرات نامطلوب در خواص فیزیكی آن
5- تضمین عملیات نهایی بر روی ورق‌های خام
6- كاهش هزینه‌های نگهداری
7- اطمینان از كاركرد و كارآیی دستگاه‌ها و تجهیزات فلزی
همچنین برحسب نوع فرآیند، روش‌های محافظت به دودستة دائمی و موقت تقسیم می‌شوند.
در روش‌های دائمی سطح مورد نظر را به وسیلة پوشش‌های آلی نظیر رزین‌های سنتزی و یا پوشش‌دهی به روش رسوب الكتریكی (Electrodeposition) مانند پوشش‌های روی به مدت بسیار طولانی درمقابل پدیدة خوردگی مقاومت می‌كنند.
در روش‌های محافظت موقت از یك سیال مانند گریس‌ها، روغن‌ها، واكس‌ها و اسپری‌ها جهت جلوگیری از خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

[dt_gap height=”25″]
بازگشت به بالا