پدیده خوردگی طبق تعریف، واكنش شیمیایی یا الكتروشیمیایی بین یک ماده، معمولا یک فلز، و محیط اطراف آن می‌باشد كه به تغییر خواص ماده منجر خواهد شد. این پدیده در تمامی دسته‌های اصلی مواد، شامل فلزات، سرامیک‌ها، پلیمرها و كامپوزیت‌ها اتفاق می‌افتد، اما وقوع آن در فلزات آنقدر شایع و فراگیر بوده و اثرات مخربی بجای می‌گذارد كه هرگاه صحبت از آن به میان می آید، ناخودآگاه خوردگی یک فلز به ذهن متبادر می‌شود. این پدیده معمولا فرایندی زیان‌آور است، لیكن گاهی اوقات مفید واقع می‌شود. بطور مثال آلودگی‌ محیط به محصولات خوردگی و آسیب دیدن عملكرد یک سیستم از جنبه‌های زیان آور خوردگی و تولید انرژی الكتریكی در یك باطری و حفاظت كاتدی سازه‌های مختلف از فواید آن هستند، اما تاثیرات مخرب و هزینه‌های به بار آمده بواسطه این فرایند به مراتب بیشتر است.

با نگاهی به آمار منتشر شده از خسارات مستقیم و غیر مستقیم خوردگی به اقتصاد كشورها می‌توان به هزینه‌های سرسام‌آور این پدیده پی برد. یك مطالعه دو ساله از 1999 تا 2000 در آمریكا نشان داد كه هزینه‌های مستقیم خوردگی 276 میلیارد دلار در سال بوده است كه این رقم تقریبا 3.1% از تولید ناخالص داخلی آمریكا را تشكیل می دهد. از این رقم هزینه‌ای بالغ بر 137.9 میلیارد دلار به بخش صنعت كه خود دارای زیرشاخه‌های مختلفی است مربوط می‌باشد. در ادامه انواع شایع خوردگی در صنعت (بخش دوم) مورد بحث قرار می‌گیرد.

خوردگی سایشی :

  • عبارت است از افزایش سرعت خوردگی یا از بین رفن یک فلز در اثر حرکت نسبی بین یک منبع خورنده و سطح فلز.
  • دارای ظاهری شیاردار، موجی شکل و دارای سوراخ‌های کروی شکل و ناهموار می‌­باشد که در جهت خاصی قرار گرفته­‌اند.
  • عوامل تأثیرگذار :
  1. سرعت حرکت
  2. تلاطم یا توربولانس : اکثر خسارات ناشی از خوردگی سایشی در اثر توربولانس می­‌باشد که سبب تماس بیشتر بین فلز و محیط شده و سبب تشدید آن می‌گردد. / تیوب‌های کندانسورها و مبدل‌های حرارتی
  3. برخورد : خوردگی در محل زانویی­‌ها/ پره­‌های توربین بخار / حباب‌های هوا فاکتور مهمی در تسریع خوردگی برخوردی است.
  4. اثرات گالوانیکی
  5. نوع فلز یا آلیاژ : فلزات نرم از نظر خوردگی سایشی ضعیف‌ترند زیرا مقاومت سایش مکانیکی آنها پایین‌­تر است./ سختی معیار خوبی از مقاومت سایش مکانیکی است.
  • روش‌های جلوگیری :
  1. کاربرد موادی با مقاومت سایشی بهتر
  2. طراحی : افزایش قطر لوله باعث تقلیل سرعت و همچنین یکنواخت شدن جریان می­‌شود./ افزایش شعاع زانوها اثرات برخوردی را کم می‌کند./ افزایش ضخامت دیواره در نقاط حساس باعث تقویت آن نواحی می­‌گردد.
  3. تغییرات در محیط خورنده
  4. کاربرد پوشش­‌ها
  5. حفاظت کاتدی

کاویتاسیون :

  • شکل خاصی از خوردگی سایشی است که در اثر تشکیل حباب­‌های بخار و هوا در مایع و ترکیدن آن‌ها روی سطح فلز بوجود می‌­آید.
  • در توربین‌های هیدرولیکی، پروانه کشتی‌­ها، پروانه پمپ­‌ها و سطوح دیگر فلزی که در تماس با مایعات متحرک قرار دارند و در آن‌ها بر اثر سرعت زیاد سیال تغییرات فشار وجود دارد، مشاهده می­‌شود.
  • کاویتاسیون ناشی از تأثیر همزمان خوردگی و تنش‌های مکانیکی است.

شماتیک مراحل کاویتاسیون

خوردگی فرسایشی :

  •  در محیط­‌های بین دو فلز که تحت فشار هستند و در معرض ارتعاش و یا لغزش قرار دارند، ایجاد می­‌شود.
  • غالبا باعث کنده شدن سطح و رفتگی و از بین رفتن تلورانس و لق شدن اجزائی که در تماس با یکدیگر هستند می­‌شود.
  •  یک مثال از این نوع، خوردگی در فصل مشترک بین یک بلبرینگ که با فشار روی یک شفت جا زده شده­‌است، می‌­باشد.
  • عوامل تأثیرگذار :
  1. محل تماس تحت فشار باشد.
  2. ارتعاش یا حرکت نسبی بین دو سطح مکررا صورت گیرد.
  3. بار و حرکت نسبی در فصل مشترک بایستی برای تولید لغزش یا تغییر شکل روی سطوح کافی باشد.
  • روش‌های جلوگیری :
  1. استفاده از گریس یا روغن با گرانروی پایین و چسبندگی بالا
  2. افزایش سختی فلزات در تماس با هم
  3. با افزایش زبری، اصطکاک بین سطوح در تماس با یکدیگر افزایش داده شود.
  4. برای کم کردن ارتعاشات و حذف هوا در یاتاقان‌ها از واشر استفاده شود.
  5. برای جلوگیری از لغزش بین سطوح در تماس با یکدیگر، بار روی آن‌ها را باید افزایش داد.

خوردگی تنشی :

  • ترک خوردن در اثر خوردگی توأم با تنش در اثر اعمال همزمان تنش­‌های کششی و وجود شرایط خورنده روی فلز می­‌باشد ولی در تمام محیط­‌های خورنده، فلز دچار S.C.C نمی­‌شود.
  • معمولا آلیاژها در تعداد محدودی از محیط­‌های شیمیایی دچار این پدیده می­‌شوند. به عنوان نمونه فولادهای زنگ نزن در اسید سولفوریک/ اسید نیتریک/ اسید استیک و آب خالص ترک نخواهد خورد ولیکن در محیط‌­های حاوی یون کلراید  ترک خواهد خورد.
  • عوامل تأثیرگذار :
  1. درجه حرارت
  2. ترکیب شیمیایی محلول
  3. ترکیب شیمیایی فلز
  4. تنش و ساختمان فلز
  • در ترک­‌های حاصل از S.C.C هر دو نوع ترک بین دانه‌­ای‌ و میان دانه‌­ای مشاهده می­‌شود.
  • ترک­‌های بین دانه‌­ای در طول مرزها حرکت می‌­کند و ترک‌­های میان دانه­‌ای از داخل دانه­‌ها عبور می­‌نماید.
  • نوع ترک بستگی به محیط خورنده و ساختمان فلز دارد. ترک خوردن معمولا در جهت عمود بر تنش اعمال شده اتفاق می­افتد.
  • افزایش تنش زمان شکست را تقلیل می­‌دهد.

انواع ترک خوردگی تنشی

  • فاکتورهای مؤثر :
  1. ترکیب شیمیایی
  2. طرز قرار گرفتن کریستال‌ها
  3. ترکیب و توزیع رسوبات در داخل فلز
  4. تغییر حالت‌های فازی
  • روش­‌های جلوگیری :
  • کم کردن تنش تا زیر حد مجاز مثلا با کم کردن بار روی فلز یا ضخیمتر کردن قطعه
  • حذف اجزا و ناخالصی­‌های مضر محیط
  • حفاظت کاتدی: تنها زمانی مجاز به استفاده از این روش هستیم که کاملا اثبات شده باشد خوردگی در اثر  C.C باشد. اگر آسیب در اثر تردی هیدروژنی باشد استفاده از این روش سبب تشدید می‌شود.
  • استفاده از پوشش‌ها
  • ساچمه زنی

خوردگی توأم با خستگی :

  • تقلیل مقاومت خستگی در اثر وجود محیط خورنده می‌­باشد.
  • خوردگی خستگی بر طبق ظاهر شکست تعیین نمی­‌گردد بلکه بر حسب خواص مکانیکی تعریف می­‌گردد.
  • سطح بزرگی از مقطع شکست بوسیله­‌ی محصولات خوردگی پوشیده و قسمت کوچکی که در اثر شکست بوجود آمده، خشن و زبر می‌باشد.
  • وجود محصولات خوردگی در محل شکست بر پدیده خوردگی خستگی دلالت می­‌کند.
  • در خستگی معمولی فرکانس سیکل تنش تأثیر کمی بر مقاومت خستگی می­‌گذارد لیکن مقاومت خوردگی خستگی بستگی شدیدی به فرکانس سیکل تنش دارد.
  • در فرکانس‌های تنشی پایین، خستگی خوردگی شدیدتر است زیرا زمان تماس بین فلز و محیط خورنده بیشتر است.
  • محیط خورنده، مقدار اکسیژن، درجه حرارت، PH، ترکیب شیمیایی محلول بر خوردگی خستگی تأثیر می­‌گذارند.
  • شکست­‌های ناشی از خوردگی خستگی معمولا میان دانه­‌ای بوده و فاقد شاخه شاخه شدن که از ویژگی­‌های اکثر شکست‌های SCC است، می‌­باشد.
  • روش‌­های جلوگیری :
  1. افزایش استحکام کشش فلز یا آلیاژ عمر خستگی معمولی را بهبود می­‌بخشد ولی برای خوردگی خستگی مضر است.
  2. با کم کردن تنش روی فلز می‌­توان خوردگی خستگی را کم کرد یا کاملا حذف نمود.
  3. تغییر طراحی، عملیات حرارتی تنش گیری یا با ساچمه زنی
  4. استفاده از ممانعت کننده­‌های خوردگی
  5. استفاده از پوشش‌هایی مثل روی، کادمیم، نیکل، مس، نیتراته کردن

تخریب هیدروژنی :

  • یک اصطلاح کلی است که دلالت بر خسارت وارد شده به فلز در اثر وجود یا واکنش با هیدروژن دارد.
  • تخریب هیدروژنی را می­توان به 4 گروه مشخص تقسیم­‌بندی نمود :
  1. تاول زدن هیدروژنی
  2. تردی هیدروژنی
  3. دکربوره کردن
  4. خوردگی هیدروژنی
  • ناشی از نفوذ هیدروژن به داخل فلز می‌­باشد.
  • تاول زدن هیدروژنی بیشتر در صنعت نفت متداول است که در تانک‌های ذخیره کننده و پروسسهای تصفیه مشاهده می­‌گردد. یک روش کنترل افزودن ممانعت کننده به سیستم، مثل یون پلی سولفید می‌­باشد.
  • روش‌­های جلوگیری :
  1. فولاد قابی حاوی حفره­‌های زیادی هستند و لذا جایگزین نمودن این‌ها با فولادهای کشته مقاومت در برابر تاول زدن را به شدت افزایش می­دهد زیرا حفره­‌های خالی در آن وجود ندارد.
  2. استفاده از پوشش‌ها و روکش‌های فلزی، معدنی و آلی
  3. استفاده از ممانعت کننده­‌ها
  4. از بین بردن سموم : تاول زدن هیدروژن معمولا در محیط‌های خورنده‌­ای که حاوی سمومی برای واکنش آزاد شدن هیدروژن مثل سولفیدها، ترکیبات ارسنیک، سیانیدها و یون‌های حاوی فسفر هستند اتفاق می­‌افتد.

جدایش انتخابی :

  • جدا شدن یکی از عناصر آلیاژی جامد در فرآیند خوردگی می­باشد.
  • معروفترین مثال جدا شدن روی از آلیاژهای برنج می­‌باشد که به زدایش روی یا Dezincification معروف است.

 

 

دانلود مقاله انواع خوردگی در صنعت_بخش دوم

print