خوردگی

با سلام خدمت دوستان و همراهان همیشگی پارس بوته. امروز هم با یک مطلب آموزشی دیگر در خدمت شما هستیم. خوردگی یا زنگ‌زدگی (Corrosion) یکی از مشکلات اساسی در صنعت است که به تضعیف و تخریب موادی مانند فلزات در اثر واکنش‌های شیمیایی یا الکتروشیمیایی با محیط اطراف منجر می‌شود.

این پدیده در دو نوع یکنواخت و غیریکنواخت وجود دارد و زمانی که به‌صورت غیریکنواخت رخ می‌دهد، موجب ایجاد مشکلاتی پیچیده و آسیب‌های جدی در سازه‌ها و تجهیزات می‌شود. در این مقاله به بررسی انواع خوردگی می‌پردازیم تا از تاثیرات مخرب آن بر فلزات آگاه شویم.

خوردگی چیست؟

خوردگی یا زنگ‌زدگی فرآیندی طبیعی است که طی آن فلزات در اثر واکنش‌های شیمیایی یا الکتروشیمیایی با محیط اطراف تخریب می‌شوند. این پدیده می‌تواند به کاهش استحکام، تغییر شکل و در نهایت از بین رفتن کامل ساختارهای فلزی منجر شود.

عوامل متعددی در وقوع Corrosion نقش دارند که شامل

• رطوبت
• دما
• ترکیبات شیمیایی موجود در محیط
• نوع ماده

است. برای مثال در محیط‌های مرطوب، آهن با اکسیژن و آب واکنش داده و اکسید آهن یا زنگ آهن تشکیل می‌دهد که به تدریج ساختار فلز را تضعیف می‌کند.

انواع خوردگی

انواع مختلفی از خوردگی وجود دارد که هر کدام ویژگی‌ها و مکانیزم‌های خاص خود را دارند. از جمله می‌توان به

• زنگ‌زدگی یکنواخت
• زنگ‌زدگی حفره‌ای
• بین‌دانه‌ای
• تنشی

اشاره کرد.

خوردگی را می‌توان به دو دسته کلی تقسیم کرد که شامل یکنواخت و غیریکنواخت می‌باشد. این تقسیم‌بندی بر اساس نحوه تخریب ماده و میزان توزیع آسیب صورت می‌گیرد. در ادامه به بررسی کلی این پدیده در حالت‌های مختلف خواهیم پرداخت:

خوردگی یکنواخت

این پدیده زمانی رخ می‌دهد که سطح ماده به‌صورت همگن و یکسان دچار تخریب شود. در این نوع زنگ‌زدگی، کل سطح فلز با محیط اطراف در تماس بوده و واکنش‌های شیمیایی یا الکتروشیمیایی به شکلی یکنواخت در تمامی نقاط سطح رخ می‌دهد.

این نوع زنگ‌زدگی معمولاً قابل پیش‌بینی و اندازه‌گیری است و به‌راحتی با پوشش‌های محافظتی مانند رنگ، استفاده از آلیاژهای مقاوم یا اعمال حفاظت کاتدی قابل کنترل است. مثال رایج آن زنگ‌زدگی آهن در معرض هوای مرطوب است.

خوردگی غیر یکنواخت

در نوع غیریکنواخت، تخریب ماده به‌صورت نامتعادل و در نقاط خاصی از سطح اتفاق می‌افتد. این نوع زنگ‌زدگی می‌تواند به‌صورت محلی (مانند حفره‌ای) یا در بخش‌های خاصی از ماده (مانند بین‌دانه‌ای) مشاهده شود.

این پدیده اغلب خطرناک‌تر از نوع یکنواخت است، زیرا می‌تواند به ترک، سوراخ یا شکست ناگهانی سازه منجر شود. عوامل موثر در این نوع پدیده شامل تغییرات در ترکیب ماده، تمرکز تنش و یا تفاوت‌های محلی در شرایط محیطی هستند. در ادامه به بررسی انواع مختلف این پدیده غیر یکنواخت می‌پردازیم:

گالوانیک

گالوانیک از انواع غیریکنواخت Corrosion است که زمانی رخ می‌دهد که دو فلز با خواص الکتروشیمیایی متفاوت در حضور یک الکترولیت (مانند آب شور یا رطوبت) با یکدیگر تماس داشته باشند. در این شرایط، یک مدار الکتریکی تشکیل می‌شود که در آن یکی از فلزها (آند) سریع‌تر دچار زنگ‌زدگی می‌شود و دیگری (کاتد) محافظت می‌شود.

شیاری

شیاری نوعی زنگ‌زدگی موضعی و غیریکنواخت است که در نقاط محدود و بسته یا مناطقی که دسترسی اکسیژن محدود است مانند شکاف‌ها، درزها، زیر پیچ‌ها یا گسکت‌ها رخ می‌دهد. این نوع پدیده معمولاً در حضور یک محیط خورنده و در مناطقی که تبادل هوای کافی وجود ندارد، دیده می‌شود.

حفره‌ای

حفره‌ای یکی از خطرناک‌ترین انواع خوردگی غیریکنواخت است که به‌صورت موضعی و در نقاط کوچک از سطح فلز رخ می‌دهد. این نوع پدیده معمولاً در محیط‌های حاوی کلرید (مانند آب شور) رخ می‌دهد و باعث ایجاد حفره‌های کوچک اما عمیق روی سطح فلز می‌شود.

بین دانه‌ای

از انواع زنگ‌زدگی موضعی و غیریکنواخت می‌توان به بین دانه‌ای اشاره کرد که در مرزهای بین دانه‌های فلز رخ می‌دهد. این نوع پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که ترکیبات یا ساختار شیمیایی در مرز دانه‌ها نسبت به بقیه بخش‌های فلز تغییر کرده و ناپایدارتر شود. نتیجه آن تخریب مرز دانه‌ها و از دست رفتن استحکام فلز است، در حالی که بخش داخلی دانه‌ها اغلب سالم باقی می‌ماند.

انتخابی

انتخابی نوعی Corrosion است که در آن یک یا چند عنصر از آلیاژ فلزی به‌طور انتخابی خورده و از ساختار فلز جدا می‌شوند، در حالی که سایر عناصر باقی می‌مانند. این فرآیند باعث تضعیف خواص مکانیکی و ساختاری فلز می‌شود، زیرا ماده به مرور زمان همگنی و استحکام خود را از دست می‌دهد.

فرسایشی

نوع دیگری از زنگ‌زدگی غیریکنواخت، فرسایشی است که از ترکیب فرآیندهای شیمیایی یا الکتروشیمیایی با اثرات مکانیکی ناشی از حرکت سیال بر سطح فلز ایجاد می‌شود. این نوع پدیده در سطوحی که در تماس با سیالاتی با سرعت بالا، ذرات معلق یا جریان‌های توربولانسی هستند، رخ می‌دهد و باعث تخریب سریع‌تر سطح فلز نسبت به زنگ‌زدگی معمولی می‌شود.

مکانیکی

زنگ‌زدگی مکانیکی یا تنشی در اثر ترکیب هم‌زمان تنش‌های مکانیکی (مانند تنش کششی) و عوامل شیمیایی خورنده در محیط ایجاد می‌شود. این نوع پدیده معمولاً به‌صورت ترک‌های موضعی در سطح فلز ظاهر شده و به شکست ناگهانی سازه یا تجهیزات منجر می‌شود.

پیشگیری از خوردگی

شناخت نوع زنگ‌زدگی برای انتخاب روش‌های مناسب پیشگیری و کنترل اهمیت دارد. برای جلوگیری یا کاهش سرعت زنگ‌زدگی ، روش‌های متعددی به کار گرفته می‌شود که شامل استفاده از

• پوشش‌های محافظ مانند رنگ‌ها و روکش‌های مقاوم
• انتخاب مواد مقاوم در برابر زنگ‌زدگی
• طراحی مناسب برای جلوگیری از تجمع رطوبت
• استفاده از ممانعت‌کننده‌های شیمیایی
• اسیدشویی

است. همچنین روش‌هایی مانند حفاظت کاتدی با اعمال جریان الکتریکی معکوس، می‌تواند از وقوع Corrosion جلوگیری کند. در صنایع مختلفی مانند ساخت‌وساز، حمل‌ونقل و تولید انرژی، توجه به مسئله زنگ‌زدگی و اتخاذ تدابیر مناسب برای مقابله با آن، از اهمیت بالایی برخوردار است.

جمع‌ بندی

خوردگی یکی از چالش‌های اساسی در صنایع مختلف به شمار می‌آید که می‌تواند با خسارات مالی و جانی جدی همراه باشد. از آنجا که این نوع پدیده به‌صورت موضعی عمل کرده و معمولاً تشخیص آن در مراحل اولیه دشوار است، پیشگیری از آن اهمیت بسیار زیادی دارد.

با شناخت دقیق انواع زنگ‌زدگی یکنواخت و غیریکنواخت مانند شیاری، حفره‌ای، گالوانیک، بین‌دانه‌ای، انتخابی، فرسایشی و مکانیکی، می‌توان راهکارهای موثری برای کاهش یا جلوگیری از این پدیده ارائه داد.

انتخاب مواد مناسب، طراحی اصولی، استفاده از پوشش‌های محافظ و کنترل محیط از جمله تدابیر کلیدی برای افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش هزینه‌های ناشی از این پدیده مخرب است.