ورق فولادی چگونه منهدم می گردد؟ راههای مقابله با آن چیست؟

کلمات کلیدی: فولاد، ورق فولادی، خوردگی، اکسیداسیون، انواع خوردگی، پوشش، محصولات خورگی، زنگ زدگی

چکیده:

یکی از محصولات و شکل‌های مورد استفاده از فولادها محصولات به شکل ورق و ساخته شده از ورق می‌باشد. از ورق‌های فولادی در ساخت بدنه سوله‌ها و ساختمان‌ها، سقف سوله‌ها، برج‌های خنک کننده، تابلوها، سینی‌های کابل، لوازم خانگی، بدنه و اجزاء داخلی خودرو، کانال‌ها، ظروف حمل مواد، تانکرها و ساخت لوله و پروفیل و بسیاری موارد دیگر استفاده می‌گردد.

عوامل مختلفی بر عمر ورق‌های فولادی تاثیر گذار می‌باشد:

عوامل مکانیکی: نظیر ضربه، سایش و اصطکاک، خراش، بارهای مکانیکی و ...

عوامل شیمیایی و متالورژیکی: نظیر واکنش با مواد مختلف شیمیایی، واکنش با آب و اکسیژن محیط، واکنش با خاک، آلاینده‌های محیطی و ...

در اثر مجموع این عوامل، فولاد مورد نظر ممکن است کارایی خود را از دست داده و برای کاربردهای مورد نظر مناسب نباشد. در این شرایط بسته به شکل انهدام، فولاد ممکن است بعنوان قراضه جهت ذوب مجدد استفاده شود و یا چنانچه در محیطی دورافتاده کاملا زنگ زده باشد و دچار خوردگی شدید شده باشد بصورت اکسید آهن و یا اکسی هیدروکسید آهن به طبیعت باز خواهد گشت.

اما زنگ زدن آهن به چه معنا بوده و اکسیداسیون فلزات  یعنی چه؟

واکنش مواد و فلزات با اکسیژن را اکسیداسیون گویند. محصول اکسیداسیون برای کلیه فلزات را اکسید آن فلز گویند.

مثلا اکسید روی، اکسید آلومینیوم، اکسید مگنز، اکسید آهن، اکسید مس و ...

زنگ زدن فقط به فولادها اطلاق می‌گردد و زنگ آهن یکی از محصولات خوردگی و اکسیداسیون فولادها می‌باشد زنگ آهن معمولا به رنگ قرمز بوده که به آن Red Rust می‌گویند. زنگ زدگی برای سایر فلزات و زنگ فلزات دیگر به غیر از آهن، مثل زنگ زدن مس یا زنگ زدن آلیاژ برنج و برخی شیرآلات و ...، غلط مصطلحی است که عموم مردم برای کلیه فلزات از آن استفاده می‌کنند حال آنکه این واژه در واقع فقط مختص فولاهاست.

طی اکسیداسیون فلز، الکترون‌های فلز از فلز به سمت محصولات و محیط خورنده حرکت می‌کنند پس در تعریف علمی تر فلزی که الکترون از دست بدهد اکسید خواهد شد و فلزی که در شرایط خوردگی الکترون دریافت نماید احیاء یا حفظ می‌گردد.

در تعبیر کلی‌تر نتیجه اکسیداسیون فلزات خوردگی آنها را به همراه خواهد داشت پس خوردگی یعنی انهدام یا فاسد شدن یک ماده در اثر واکنش با محیط اطراف.

در متالورژی استخراجی فلزات از دل طبیعت و معادن بصورت اکسیدی استخراج می‌گردد و اکسید آنها گرفته و حذف و عملا احیاء می‌شوند در صورتیکه در خوردگی، فلز موجود در اثر واکنش‌های محیطی مجددا اکسید شده و تبدیل به خاکه شده و مجددا با انهدام خود به طبیعت باز می گردد. لذا می توان گفت خوردگی پدیده بر عکس متالورژی استخراجی می‌باشد. پر واضح است چه هزینه گزافی برای استخراج فلزات از دل طبیعت صورت می‌گیرد و اگر قرار باشد فلز مجددا در اثر خوردگی به طبیعت برگردد یعنی اتلاف سرمایه و اتلاف هزینه‌ها. بنابراین لزوم حفظ فلزات در برابر انهدام های ناشی از خوردگی باعث جلوگیری از استخراج بی رویه معادن و صرفه جویی و کاهش هزینه‌های عمومی در دنیا می‌باشد.

خوردگی فقط مختص فلزات نیست و کلیه مواد مختلف حتی غیر فلزی می‌توانند در معرض خوردگی قرار گیرند.

جنبه‌های اقتصادی فرایند خوردگی

همه ساله خسارات زیادی بواسطه خوردگی و عوارض آن به کشورها و صنایع مختلف وارد می‌گردد. کنترل خوردگی اهمیت زیادی دارد. نشت مواد بواسطه خوردگی تاسیسات می‌تواند خسارات جبران ناپذیری به بار آورد، هزینه‌های توقف خطوط بواسطه خوردگی و انهدام تجهیزات فولادی مربوطه ضرر و زیان هنگفتی به صنایع مختلف وارد می‌آورد. برای جلوگیری از فجایع ناشی از پدیده خوردگی هزینه‌های زیادی صرف کنترل خوردگی می‌گردد.

برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان می‌‌دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی، بالغ بر 5 میلیارد دلار است. بیشترین ضررهای خوردگی، هزینه‌هایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل می‌‌شود.

انواع خوردگی چیست؟

خوردگی می تواند در دمای بالا یا در دمای پایین رخ دهد. خوردگی در دمای بالا با اکسیداسیون شدید فولاد همراه می‌باشد مثلا ورق مورد استفاده در اگزوز خودرو یا ورق های بکار گرفته شده در بدنه کوره ها که با اکسیداسیون فولاد در دمای بالا سرعت واکنش خوردگی بیشتری خواهد داشت

همچنین خوردگی می تواند در شرایط مرطوب یا شرایط خشک نیز اتفاق بیفتد.

محیط های خوردگی شامل محیط های شهری، صنعتی، روستایی و دریایی می باشد. در هر یک از این محیط‌ها عوامل خورنده متفاوتی وجود دارد مثلا در محیط‌های دریایی بواسطه رطوبت و حضور یون کلر ناشی از نمک دریا مکانیزم خوردگی متفاوت خواهد بود. یا در محیط های شهری بواسطه آلودگی‌های ناشی از سوخت ناقص خودروها عوامل منوکسید کربن و غیره می تواند در واکنش های خوردگی تاثیرگذار باشد. در محیط‌های صنعتی وجود گازهای مختلف مثل  SO₂ می تواند در خوردگی نقشی تعیین کننده داشته باشد و در محیط‌های روستایی وجود گازهای گلخانه ای، سموم دفع آفات و ... می تواند در خوردگی فولادها نقش داشته باشند.

طبقه بندی های مختلفی در کتب مختلف برای خوردگی صورت می‌گیرد که در رایج ترین آنها خوردگی به هشت نوع طبقه بندی می شود:

1-    خوردگی یکنواخت Uniform attack

2-    خوردگی دو یا چند فلزی یا گالوانیکی Galvanic Corrosion

3-    خوردگی شیاری Crevice Corrosion

4-    خوردگی حفره ای Pitting Corrosion

5-    خوردگی بین دانه ای  Intergranular Corrosion

6-    جدایش انتخابی Selective Leaching

7-    خوردگی سایشی Erosion Corrosion

8-    خوردگی همراه با تنش Stress Corrosion

روشهای حفاظت از خوردگی چیست؟

با شناخت کامل اصول و فرآیند خوردگی بسته به نوع خوردگی روش‌های مختلفی جهت حفاظت از خوردگی بکار گرفته می شود از جمله:

•         حذف عوامل خوردگی
  
•         طراحی مناسب قطعه تحت خوردگی
  
•         تمیز کردن قطعه و زدودن آن از کثیفیها و محصولات خوردگی قبلی
  
•         انتخاب مواد و آلیاژ مناسب مثل انتخاب فولاد زنگ نزن بجای فولاد معمولی
  
•         استفاده از پوشش‌ها- پوششهای مختلفی برای محافظت از خوردگی بکار گرفته می‌شود.
  
•         استفاده از ممانعت کننده‌های خوردگی
  
•         حفاظت کاتدی
  
•         استفاده از جریان برق
  
•         و ...
  

برای ورق‌های فولادی از مهمترین روش‌های جلوگیری از خوردگی پوشش دهی آنها با مواد مختلف می‌باشد

برخی از پوشش‌های مورد استفاده در صنعت:

• پوشش‌‎های آلی و رنگها و جلاهای مختلف
• پوشش‌های تبدیلی فسفاته و کروماته
• پوشش‌های اکسید فلزات
• پوشش‌های گالوانیزه، روی آلومینیوم
• پوشش‌های قلع
• پوشش‌های نیکل
• پوشش‌های کادمیوم
• پوشش‌های آلیاژی
• و ...

در شرکت فولاد تجهیز آران با حضور مهندسان متالورژی و متخصصان خطوط فرآیندی، آمادگی راهنمایی کامل برای مقابله با خوردگی و تعریف روش‌های موثر برای جلوگیری یا کاهش خسارات ناشی از خوردگی وجود دارد. این شرکت در زمینه دانش تخصصی، طراحی و ساخت خطوط فرآیندی، خطوط پوشش دهی و تامین تجهیزات این خطوط از شرکت‌های معتبر بین المللی در خدمت صنعتگران کشور بوده و قادر به ارائه بهترین خدمات مهندسی در بالاترین سطح کیفی می‌باشد.