X
تبلیغات
Corrosion Engineering - خوردگی گالوانیک

Corrosion Engineering

در این وبلاگ شما میتونید مطالب مفید و جالبی راجع به خوردگی ، بازرسی و کامپوزیت ها پیدا میکنید .


همانطور که از نام این خوردگی مشخص است ، این خوردگی در بین دو سطح با پتانسیل الکتروشیمیایی متفاوت به وجود می آید . هنگامی که دو فلز با جنس های متفاوت ( در نتیجه با پتانسیل های متفاوت ) در کنار یکدیگر به نحوی قرار گیرند که اتصال الکتریکی بین آن ها برقرار باشد و این سیستم در معرض الکترولیت خورنده قرار گیرد ، آنگاه این خوردگی به وجود می آید . در این حالت فلزی که فعال تر باشد ، با نرخ بسیار بیشتری نسبت به حالتی که به تنهایی در محلول قرار گیرد ، خورده خواهد شد . فلز نجیب تر در این حالت حفاظت می گردد و میزان خوردگی آن به مقدار بسیار کمی خواهد رسید . نیروی محرکه برای برقراری جریان خوردگی بین قطعات همان اختلاف پتانسیل بین آن ها می باشد .

اکثر فلزات و آلیاژها هنگامی که در تماس با یک محلول هادی جریان الکتریکی (الکترولیت) قرار می گیرند ، خورده می شوند . این فلزات در هنگام تماس با محلول خورنده می توانند به روش های قابل پیش بینی پیل های الکتروشیمیایی تولید کنند . معمولا بین هر دو فلزی که با هم در تماس هستند و در یک الکترولیت قرار دارند ، یک اختلاف پتانسیل الکتریکی وجود دارد . در صورتی که دو فلز در یک الکترولیت از نظر الکتریکی به یکدیگر متصل باشند ، اختلاف پتانسیل بین آن ها سبب تولید جریان الکتریکی بین آن دو خواهد شد . در مقام مقایسه با زمانی که دو فلز به یکدیکر متصل نبوده و به تنهایی در محیط خورنده دچار خوردگی می شوند ، اتصال گالوانیک آن ها سبب خوردگی بیشتر در فلز با مقاومت کمتر و خوردگی کمتر در فلز مقاوم تر می شود . در این حالت فلزی که مقاومت کمتری دارد آند شده و واکنش اکسیداسیون ( تولید الکترون به واسطه واکنش آندی ) بر روی آن متمرکز می شود . در حالی که بر روی فلز مقاوم تر که کاتد شده است ، واکنش احیا ( واکنش مصرف الکترون تولید شده از واکنش آندی ) متمرکز می گردد .

1-1)       تاثیر عوامل داخلی

Untitled.jpg

عوامل متنوعی وجود دارند که می توانند بر خوردگی گالوانیک دو فلز در تماس با هم تاثیر بگذارند . این عوامل در شکل زیر آورده شده اند .

 

از بین عوامل داخلی موثر بر سرعت خوردگی گالوانیک می توان به طبیعت فلز ، ساختار ، خلوص و شرایط اشاره داشت . با مقایسه فلزات در جدول الکتروشیمیایی EMF می توان مشاهده کرد که فلزات با پتانسیل الکتروشیمیایی فعال تر ، تمایل بیشتری نسبت به فلزات با پتانسیل نچیب تر دارند . همچنین با افزایش پتانسیل الکتروشیمیایی ، فلزات به سمت نجیب تر می روند و مقاومت آن ها به خوردگی افزایش پیدا می کند .

هرچند این جدول تا حدود زیادی رفتار فلزات در برابر خوردگی را به طور صحیح مشخص می کند ، اختلافاتی نیز پیش بینی بر اساس جدول الکتروشیمیایی و خوردگی تحت شرایط عملیاتی حاکم بر سیستم ها مشاهده می گردد .

Untitled.jpg

روی و فولاد به تنهایی در محلول های آبی خورده می شوند ، اما هنگامی که با یکدیگر پیل گالوانیک تشکیل می دهند ، روی خورده شده و فولاد حفاظت می گردد . البته در دمای 330 درجه کلوین کوپل گالوانیک فوق برعکس شده و فولاد خورده می شود . دلیل این امر تشکیل لایه محافظ ZnO در این دما می باشد . در حالت عادی قلع نسبت به فولاد حالت کاتدی داشته و انتظار می رود که با کوپل شدن این دو ، فولاد خورده شود ، اما نکته جالب آن است که در قوطی های کنسرو فولادی که دارای پوشش از قلع هستند ، قرار گرفتن قلع در تماس با اسید های ناشی از مواد غذایی تولید کمپلکس هایی از قلع می کند که نسبت به فولاد آندی هستند ، لذا در هنگام تشکیل کوپل گالوانیک از فولاد و قلع برای قوطی های کنسرو و مواد غذایی ، قلع مسئولیت حفاظت از فولاد را بر عهده خواهد داشت . این در حالی است که اگر همین کوپل در اتمسفر ایجاد شود ، قلع نسبت به فولاد کاتدی است و ایجاد یک خراش در پوشش قلع و قرار گیری فولاد پایه در معرض اتمسفر ، خوردگی موضعی شدید فولاد را در پی خواهد داشت که این حالت به طور شماتیک در شکل زیر نمایش داده شده است .

 

به همین ترتیب کروم و آلومینیوم هنگامی که با لایه ای از اکسید خود پوشیده شده باشند ، علی رقم موقعیت آندی خود نسبت به اکثر فلزات ، حالت کاتدی پیدا کرده و سبب تسریع خوردگی فلزاتی نظیر آهن و فولاد در تماس با آن ها می گردند . بنابراین در کنار جدول پتانسیل الکتروشیمیایی ، سرعت فرایند خوردگی و نوع محصولات ناشی از خوردگی تاثیر قابل توجهی بر سرعت فرایند خوردگی یک فلز در هنگام ایجاد کوپل گالوانیک با فلز دیگر دارد .

ساختار فلز یا آلیاژ می تواند اثرات متفاوتی بر سرعت خوردگی داشته باشد . عوامل ساختاری نظیر ترکیب شیمیایی دانه های مجاور ، جهت گیری دانه ها و نوع مرزدانه ها از عواملی هستند که بر سرعت خوردگی تاثیر می گذارند .

عامل دیگری که تاثیر قابل ملاحظه ای بر خوردگی گالوانیک دارد ، نسبت سطح آند و کاتد است . در صورتی که کاتد نسبت به آند بسیار بزرگ باشد ، خوردگی موضعی شدیدی در آند رخ خواهد داد . دلیل این پدیده آن است که یک سطح کوچک آند باید الکترون مورد نیاز برای انجام واکنش کاتدی را در سطح بزرگ کاتد تامین کند . در صورتی که نسبت سطح آند به کاتد بسیار کوچک باشد ، سرعت خوردگی ممکن است 100 تا 1000 برابر بیشتر از زمانی باشد که سطوح آندی و کاتدی یکسان هستند . مثال بارز این نکته ، استفاده از پیچ ها یا پرچ های فولادی برای قطعات مسی در محیط آب دریاست .در این حالت فولاد نسبت به مس آندی بوده و خورده می شود ، اما به دلیل سطح بسیار بزرگ مس نسبت به فولاد ، پرچ ها و پیچ های فولادی دچار خوردگی شدیدی می گردند .

شرایط سطحی نمونه نیز تاثیر قابل ملاحظه ای بر خوردگی گالوانیک دارد . یک سطح صاف و صیقلی سرعت خوردگی کمتری نسبت به یک سطح زبر دارد ، زیرا لایه سطحی محافظ یا رویین بر طح صیقلی ، پیوسته تر و یکنواخت تر از همین لایه بر روی سطوح زبر است . در این میان سطحی که به تازگی زبر شده باشد ، نظیر سطوح سند بلاست (پاشش ماسه) شده ، بیشترین تمایل به خوردگی را دارند .

1-2)       تاثیر عوامل خارجی

عوامل خارجی بیشتر به طبیعت و تاثیر الکترولیت بر روی فلز محدود می شوند و این دسته از عوامل عموما تاثیرات بیشتری بر خوردگی گالوانیک نسبت به عوامل داخلی دارند . یکی از تاثیرات مهم الکترولیت قابلیت تشکیل فیلم محافظ بر روی سطح فلز و یا توانایی تخریب آن است . معمولا در نتیجه واکنش فلز با محلول خورنده ، لایه نامحلول از محصولات خوردگی بر سطح فلز تشکیل می شود که ممکن است محافظ باشد یا نباشد . به عنوان نمونه مقاومت سرب در برابر اسید سولفوریک رقیق به دلیل تشکیل لایه ای محافظ از سولفات سرب و مقاومت آهن در برابر محلول هیدروکسید سدیم به دلیل تشکیل لایه ای محافظ از اکسید آهن است .

1-3)       روش های مقابله با خوردگی گالوانیک

روش هایی برای جلوگیری و یا به حداقل رسانیدن خوردگی گالوانیک وجود دارد . برخی مواقع به کارگیری یکی از این روش ها کفایت می کند . در حالی که در بعضی حالات لازم است چند روش به طور همزمان اعمال شوند . برخی از روش های مبارزه با خوردگی گالوانیک را می توان به صورت زیر بیان کرد :

        I.            در صورت نیاز به استفاده از فلزات غیرهم جنس که در یک الکترولیت در تماس با یکدیگر قرار می گیرند ، حتی الامکان سعی شود تا موقعیت آن ها در جدول پتانسیل الکتروشیمیایی به یکدیگر نزدیک باشد .

      II.            از نسبت سطحی کاتد به آند نامناسب ( آند کوچک و کاتد بزرگ ) به شدت اجتناب شود . لذا قطعات کوچک برای اتصال فلزات نجیب تر به یکدیگر نظیر پیچ ها و مهره ها و یا پرچ ها مناسب نیستند .

   III.           

Untitled.jpg

هر کجا ممکن است باید فلزات غیر هم جنس را از یکدیگر عایق نمود . در صورت امکان لازم است تا تمامی اتصالات فلزی از یکدیگر عایق شوند . به طور مثال نحوه صحیح عایق بندی اتصالات در یک فلنج در شکل زیر نشان داده شده است .

   IV.            استفاده از پوشش ها روش دیگری برای کنترل خوردگی گالوانیک است .

     V.            در صورت امکان می توان از بازدارنده های مناسب برای کاهش خوردندگی الکترولیت استفاده کرد .

   VI.            بخش های آندی طوری طراحی شوند که به سهولت قابل تعویض باشند و یا در صورت امکان ضخیم تر در نظر گرفته شوند تا طول عمر بیشتری داشته باشند .

+ نوشته شده در  Sun 7 Aug 2011ساعت 1 PM  توسط Khashayar Morshed Behbahani  |