خوردگی زمانی است که یک فلز تصفیه شده به طور طبیعی به شکل پایدارتری مانند حالت اکسید، هیدروکسید یا سولفید تبدیل می شود که منجر به خراب شدن ماده می شود.
علل خوردگی
فلز زمانی که با ماده دیگری مانند اکسیژن، هیدروژن، جریان الکتریکی یا حتی کثیفی و باکتری واکنش نشان می دهد، خورده می شود. زمانی که فلزاتی مانند فولاد تحت فشار بیش از حد قرار می گیرند که باعث ترک خوردن مواد می شود، خوردگی می تواند اتفاق بیفتد.
خوردگی آهن
رایج ترین نوع خوردگی آهن زمانی اتفاق می افتد که در معرض اکسیژن و وجود آب قرار می گیرد که اکسید آهن قرمز رنگی را ایجاد می کند که معمولاً زنگ می گویند. زنگ همچنین می تواند آلیاژهای آهن مانند فولاد را تحت تأثیر قرار دهد. زنگ زدن آهن همچنین می تواند زمانی رخ دهد که آهن با کلرید در یک محیط فاقد اکسیژن واکنش می دهد، در حالی که زنگ سبز، که نوع دیگری از خوردگی است، می تواند مستقیماً از آهن فلزی یا هیدروکسید آهن تشکیل شود.
انواع خوردگی
خوردگی یکنواخت
این رایج ترین شکل خوردگی است که معمولاً به طور یکنواخت در مناطق وسیعی از سطح یک ماده اتفاق می افتد.
خوردگی حفره ای
یکی از تهاجمی‌ترین اشکال خوردگی، پیش‌بینی، تشخیص یا مشخص کردن حفره‌ها دشوار است. این نوع خوردگی موضعی زمانی اتفاق می افتد که یک نقطه آندی یا کاتدی محلی یک سلول خوردگی را با سطح اطراف تشکیل می دهد. این گودال می‌تواند سوراخ یا حفره‌ای ایجاد کند که معمولاً در جهت عمودی از سطح به پایین مواد نفوذ می‌کند.
خوردگی حفره ای می تواند در اثر آسیب یا شکستن لایه اکسید یا یک پوشش محافظ ایجاد شود و همچنین می تواند از طریق عدم یکنواختی در ساختار فلز ایجاد شود. این شکل خطرناک خوردگی می تواند باعث از کار افتادن سازه با وجود تلفات نسبتاً کم فلز شود.
خوردگی شکاف
این شکل از خوردگی در مناطقی که اکسیژن محدود است مانند زیر واشر یا سر پیچ اتفاق می افتد. این خوردگی موضعی معمولاً از تفاوت در غلظت یون بین دو ناحیه فلز حاصل می شود. ریزمحیط راکد از گردش اکسیژن جلوگیری می کند، که باعث توقف مجدد غیرفعال شدن می شود و باعث ایجاد محلول راکد می شود که تعادل pH را از حالت خنثی دور می کند.
عدم تعادل بین شکاف و بقیه مواد به نرخ بالای خوردگی کمک می کند. خوردگی شکافی می تواند در دماهای پایین تری نسبت به خوردگی حفره ای رخ دهد، اما با طراحی مناسب اتصال می توان آن را به حداقل رساند.
خوردگی بین دانه ای
خوردگی بین دانه‌ای زمانی اتفاق می‌افتد که ناخالصی‌ها در مرزهای دانه‌ای که در طول انجماد یک آلیاژ تشکیل می‌شوند، وجود داشته باشند. همچنین می تواند ناشی از غنی شدن یا تهی شدن یک عنصر آلیاژی در مرزهای دانه باشد. این نوع خوردگی در امتداد یا در مجاورت دانه‌ها رخ می‌دهد و علی‌رغم اینکه بخش عمده‌ای از مواد تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند، بر خواص مکانیکی فلز تأثیر می‌گذارد.
ترک خوردگی تنشی (SCC)
ترک خوردگی تنشی به رشد ترک‌ها در اثر محیط خورنده اشاره دارد که می‌تواند منجر به شکست فلزات انعطاف‌پذیر در هنگام قرار گرفتن در معرض تنش کششی، به ویژه در دماهای بالا شود. این نوع خوردگی در بین آلیاژها بیشتر از فلزات خالص رایج است و به محیط شیمیایی خاص بستگی دارد که در آن تنها غلظت کمی از مواد شیمیایی فعال برای ترک های فاجعه بار مورد نیاز است.
خوردگی گالوانیکی
این شکل از خوردگی زمانی رخ می دهد که دو فلز مختلف با تماس فیزیکی یا الکتریکی در یک الکترولیت مشترک (مانند آب نمک) غوطه ور شوند یا زمانی که یک فلز در معرض غلظت های مختلف الکترولیت قرار می گیرد. در جایی که دو فلز با هم غوطه ور می شوند، که به عنوان یک جفت گالوانیکی شناخته می شود، فلز فعال تر (آند) سریعتر از فلز نجیب تر (کاتد) خورده می شود. سری گالوانیکی تعیین می کند که کدام فلزات سریعتر خورده می شوند، که در هنگام استفاده از آند قربانی برای محافظت از ساختار در برابر خوردگی مفید است.
اثرات خوردگی
هزینه سالانه خوردگی فلزات در سراسر جهان بیش از 2 تریلیون دلار تخمین زده می شود، با این حال کارشناسان معتقدند که 25 تا 30 درصد با محافظت مناسب در برابر خوردگی قابل پیشگیری است. پروژه‌های ساختمانی با برنامه‌ریزی ضعیف می‌توانند منجر به یک ساختار خوردگی شود که نیاز به جایگزینی دارد، که این اتلاف منابع طبیعی است و با نگرانی‌های جهانی در مورد پایداری در تضاد است. علاوه بر این، خوردگی می تواند به نگرانی های ایمنی، از دست دادن جان، هزینه های غیر مستقیم اضافی و آسیب به شهرت منجر شود.
چگونه از خوردگی جلوگیری کنیم
چندین راه مقرون به صرفه برای جلوگیری از خوردگی وجود دارد از جمله:
- از فلزات غیر خورنده مانند فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم استفاده کنید
- اطمینان حاصل کنید که سطح فلز تمیز و خشک بماند
- از عوامل خشک کننده استفاده کنید
- از یک پوشش یا محصول مانع مانند گریس، روغن، رنگ یا پوشش فیبر کربن استفاده کنید
- یک لایه پس انداز، به عنوان مثال سنگ آهک، با لوله های زیرزمینی قرار دهید
- از یک آند قربانی برای ارائه یک سیستم حفاظت کاتدی استفاده کنید
این بازدارنده های خوردگی موثر می توانند به افزایش طول عمر دارایی های شما کمک کنند.