به طور کلی هدف از آموزش خوردگی ، تجهیز مهندسین به دانشی است که به کمک آن و شناخت پدیده ها و ارزیابی کلیه ی عوامل مداخله گر،بتوانند در تلاش برای مبارزه با اثرات تخریبی خوردگی و انتخاب مناسب ترین مواد و روش های اقدام شایسته به عمل آورند.

مهم ترین و معمول ترین روش ها کنترل خوردگی عبارت اند از :

-        حفاظت کاتدی .

-        حافظت آندی.

-        مواد کندکننده.

-        پوشش ها.

-        انتخاب مواد.

-        طراحی مناسب دستگاه ها

 

حفاظت کاتدی

حفاظت کاتدی عبارت است از کاهش یا متوقف کردن خوردگی توسط اعمال یک جریان خارجی یکسو و یا اتصال آند فدا شونده ای به فلز مورد نظر ، به طوری که آن فلز در نقش کاتد عمل نماید.حفاظت کاتدی موارد استفاده بسیار زیاد و گسترده ای پیدا کرده است ،به طوری که امروزه جهت محافظت سطوح داخلی و خارجی ((خطوطی لوله و تاسیسات زیر زمینی)) ، ((کابل های زیر زمینی)) ، ((دریچه های کانال ها)) ، ((مبدل های حرارتی)) ، ((کشتی ها و زیر دریایی ها))  ، ((مخازن آب)) ،  ((اسکله ها ،بنادر و تاسسیات دریایی)) و غیره کاربرد دارد.

حفاظت آندی

عبارت است از کاهش خوردگی فلزات توسط اعمال جریان به طوری که پتانسیل فلز را الکتروپوزیتیو می کند و به حالت رویین در آورد. از این روش برای کاهش خوردگی فلزات فعال رویین در محیط های خوردنده بسیار قوی استفاده می کنند.از جمله برای محافظت فولاد   فولاد های ضد زنگ آستینتی (8-18)و آلیاژهای دیگر در محیط هایی نظیر اسید سولفوریک ،اسید فسفریک ،هیدروکسید سدیم و نیز نمک های خورنده ای مانند سولفات آلومینیوم و نیترات آمونیوم. به طور خلاصه می توان گفت که مقاومت فلز در سیستم حفاظت آندی به علت تشکیل فیلم محافظ سطحی بر روی آن است.

مواد کند کننده

کند کننده مواد شیمیایی هستند که با افزودن آنها به مقدار خیلی کم در محیط های خورنده ، میزان خوردگی به طور قابل ملاحظه ای کاهش     می یابد (یا در مواردی متوقف می گردد). تاثیر این مواد به علت کند نمودن واکنش های آندی یا کاتدی بوده و یا در نتیجه تشکیل فیلم سطحی محافظی است که مقاومت الکترولیت را افزایش می دهد.به طور کلی دو نوع کند کننده وجود دارد :

1)      کند کننده هایی که دارای خاصیت اکسید کنندگی می باشند.

2)       کند کننده هایی که برای ایجاد فیلم محافظ بر روی فلز از اکسیژن محیط استفاده می نمایند.

کند کننده ها کاربرد هایی بسیار وسیعی پیدا کرده اند ،از جمله در:سیستم های آب خنک کننده (در واحد های صنعتی و ماشین آلات)،انتقال مواد مختلف توسط خطوط لوله ،عملیات اسید شویی و رسوب زدایی ،محیط های غیر آبی(نظیر دستگاها و واحد های عملیاتی پالایشگاه و دیگر صنایع شیمیایی – سوخت های نفتی – روغن ها وغیره)،محیط های گازی یا بخار ،بسته بندی و نگهداری دستگاه ها و قطعات.

پوشش ها

به طور کلی مواردی است که جهت ایجاد مانع بین محیط خوردنده و سطح قطعه مورد نظر به کار برده می شود.پوشش ها با توجه به مکانسیم نقش آنها ،4وظیفه ی اساسی را بر عهده دارد:

-        جلو گیری از تماس محیط با سطح مورد نظر،مانند آب کاری .

-        محدودیت تماس محیط با سطح مورد نظر ،مانند پوشش های آلی.

-        انتشار مواد و ایجاد شرایط حفاظتی یا کند کنندگی از حملات تخریبی بر روی جسم موردنظر ،مانند آسترهای کروماته

-        تولید جریان الکتریکی حفاظت کننده ،مانند گلوانیزه کردن.

 

به این ترتیب پوشش ها با توجه به جنس آنها به 3 دسته تقسیم می شود:

-        پوشش های فلزی

-        پوشش های آلی

-        پوشش های معدنی

 

 

پوشش های فلزی خود به دو دسته تقسیم می شود:

-        پوشش های نجیب یا کاتدی

-        پوشش های فدا شونده یا آندی

 

 

پوشش های آلی نیز انواع زیادی دارد (نظیر رنگ ها،لاک ها ،لعاب ها ، لاستیک ها ،پلاستیک ها مواد قیری و غیره).

پوشش های معدنی که مهم ترین آنها ((پوشش های شیشه ای)) ، ((پوشش های سیمانی ))و ((پوشش های تبدیل شیمیایی)) میباشد.

 

خاطر نشان می سازد که در اجرای عملیات مربوط به پوشش دادن به ویژه در مورد مواد سنتتیک((آمادگی سطح )) عامل بسیار مهم موثری است.

انتخاب مواد مناسب

به علت پیشرفت سریع صنایع و گسترش آن در زمینه های گوناگون به ویژه در یک قرن اخیر،استفاده از مواد و مصالح صنعتی مختلف دامنه ی بسیار وسیعی پیدا کرده است ، به طوری که امروزه به منظور ساخت قطعات و وسایل و دستگاه های مورد نیاز در صنایع اتومبیل سازی ،خطوط لوله،پل سازی،نیروگاه ها،واحد های عملیاتی (به خصوص صنایع شیمیایی )،عملیات دریایی،معادن ، سفینه های فضایی و غیره ،از فلزات و آلیاژها گوناگون ،مواد طبیعی ،چوب ،بتن و سرامیک ، مواد مصنوعی و سینتیک (لاستیک و پلاستیک ها)و کمپوزیت ها استفاده می گردد. انتخاب هر کدام از آنها با توجه به خواص و مشخصات مربوطه و عملکرد آنها در برابر عوامل محیط صورت می پذیرد. به طور کلی هر ماده ای ممکن است فقط در کاربرد معین و مشخصی نسات به سایر مواد مناسب تر باشد.

به طور کلی از 116 عنصر شناخته شده در حدود 80 مورد آنها را فلزات تشکیل می دهد که هر کدام خواص مکانیکی ،شیمیایی و فیزیکی ویژه خود را دارد و نیز میزان و سرعت و رفتار خوردگی آنها در محیط ها و شرایط معینی با دیگری متفاوت می باشد.در تهیه و ساخت آلیاژها که تقریبا نیمی از این عناصر فلزی شرکت دارد،پیشرفت های سریع وسیعی انجام گرفته است ،به طوری که تا کنون بیش از 40،000 نوع آلیاژ ساخته شده است و با گذشت زمان تعداد زیادی نیز به این رقم اضافه میشود .در عمل عوامل مختلفی در کاربرد مواد مد نظر قرار می گیرد،مثلا اگر قیمت ها و قابل دسترسی بودن(موجود بودن )به عنوان عامل موثر محسوب نمی شد ، می توانستیم بهترین و مقاوم ترین مواد در برابر خوردگی را انتخاب کنیم.

به هر حال عوامل مهم مداخله گر در این مورد عبارت است از:

-        قیمت

-        رفتار خوردگی

-        قابلیت جوشکاری و لحیم کاری.

-        خاصیت شکل پذیری (خمشی ،کششی و غیره)

-        خواص مکانیکی (مقاومت کششی ،مقاومت در برابر ضربه،خستگی و غیره

-        قابلیت انعطاف یا شکل پذیری و قابلیت در برابر کشش.

-        مقاومت در برابر دماهای پایین و بالا.

-        موجود بودن یا قابل دسترسی بودن (به حالت مورد نظر).

-        سازگاری به دیگر مواد موجود در سیستم.

-        خواص و رفتار حرارتی و الکتریکی .

-        صفات ممیزه نظیر چگالی،خاصیت مغناطیسی و مقررات هسته ای.

و به طور کلی می توان گفت که عوامل عبارت اند از  ((قیمت))و ((رفتار خوردگی)).به این ترتیب دانستن این که چه ماده ای انتخاب شود بهتر است،موضوع ساده ای نیست .مثلا در مواردی چوب از همه مناسب تر است ،در شرایطی ممکن است لازم باشد تا برای لوله ها یا مخازن پوشش خاصی در نظر گرفته شود (از جمله لول هایی با پوشش سرامیک)،و یا در برخی از موارد باید از(( آلیاژهای بسیار مرغوب ))استفاده گردد. با توجه به تعداد بسیار زیاد آلیاژها و مواد دیگر که امروزه در صنایع مورد مصرف قرار گرفته اند ،تصور این که کسی بتواند خواص و مشخصات و کاربردهای آنها را در ذهن حفظ نماید،بسیار مشکل و بلکه بعید است،ولی باید یاد بگیریم و آموزش دهیم که کجا به دنبال کدام مطلب بگردیم.

امروزه خوردگی خسارات و زیان های ناشی از آن به عنوان یک واقعیت اجتناب نا پذیرزندگی خود نمایی می کند،لذا مناسب ترین راه حل برای هر مسئله ای خوردگی ،اقتصادی ترین آنهاست(البته مشروط بر این که نکات ایمنی رعایت شده باشد).بدیهی است که این راه حل نمی تواند در برگیرنده ی کلیه ی مزایا باشد و به طور کلی می توان گفت که وجود خوردگی را زمانی پذیرا می شویم که اقدامات و عملیات و روش انتخاب شده کمترین هزینه را در بر داشته باشد.

هدف اصلی مهندسی خوردگی کاهش هر چه بیشتر هزینه های خوردگی و رساندن آن به حداقل مقدار ممکن است که در ان تمام عناصر هزینه اعم از مستقیم و غیر مستقیم در نظر گرفته شده باشد.در مورد انتخاب یک ماده ی مورد نظر جهت استفاده در یک وضعیت معین خوردگی با توجه به بررسی های دقیق اقتصادی ،لازم است که قیمت آن ماده و مخارج مربوط به اقدامات و عملیات واعمال روش های پیشگیری مد نظر قرار گرفته باشد.

بررسی صحیح و منطقی نشان می دهد که مقاومت خوردگی نسبتی مواد و هزینه ی اعمال روش های حفاظتی تکمیل از محیطی یه محیطی دیگر تفاوت می کند ،مثلا فولادهای ((مقاوم در هوا ))در محیط های غیر آلوده نسبت به فولاد های کربنی و ساده مقاومت خوردگی بهترین دارد ،ولی در محیط های حاوی یون کلر( )، دیگر این مزیت را نخواهد داشت .

عوامل موثر در انتخاب مواد در نشان داده شده است.  به طوری که مشاهده می شود عواملی که در انتخاب مواد دخالت مستقیم دارند از عواملی که دارای اثرات متقابلی بوده و به طور پیچیده تری بر روی هم تاثیر می گذارند ،جداگانه مشخص شده اند در این روابط به طور مثال تاثیر عامل ((سهولت ساخت))بر روی انتخاب مواد بستگی به قابلیت جوشکاری ،قابلیت استفاده (کاربرد)و غیره داشته و مشخص می کند که آیا جهت کاربرد معینی مناسب است یا نه ،ولی تاثیر ((خواص مکانیکی ))در مورد کلیه محیط ها یکسان نمی باشد.

 

 

 

 

 

مثلا کاربرد مواد در دماهای خیلی پایین که مسئله ی شکنندگی (یا تردی)،مشکل اساسی و جدی خواهد بود و یا ((حد تحمل ))که در مورد خوردگی خستگی یک جسم از محیط دیگر به طور قابل ملاحظه ای تفاوت می کند. نحوه تاثیر عوامل موثر در ((مقاومت خوردگی ))حتی پیچیده تر می باشد که این روابط در شکل1-2 نشان داده شده است. به طور مثال ،تنوع اثرات متقابل بین (( عوامل متالورژیکی )) و ((مقاومت خوردگی)) روشن است ،ولی تاثیر عوامل ((کاربرد )) مهم نیست. مثلا در سیستم آب ها آشامیدنی یا محصولات دارویی که مسئله ی آلودگی در آنها خیلی مهم و بسیار محدود است،لزوم استفاده از مواد مقاوم تر صرف نظر از توجیهات اقتصادی ضروری می باشد. همچنین اقدامات و یا اجرای ((عملیات حفاظتی))که به منظور افزایش طول عمر و زمان استفاده از ماده ی مشخصی اعمال می شود،مسلما هزینه و خارج اضافی را در بر خواهد داشت.

 

 

 

 

 

 

 

طراحی مناسب

انتخاب صحیح یا مناسب مواد جهت استفاده در محیط خورنده ی معین همراه با طراحی دستگاه ها اهمیت بسیار زیادی در کنترل و جلوگیری از خوردگی دارد.معایب حاصله از خوردگی اغلب ناشی از انجام تخلفاتی از یک یا چند اصل از اصول حاکم بر پدیده ی خوردگی می باشد. خواص و مشخصات مواد بایستی در طراحی دستگاه ها الزاما مد نظر قرار گیرد.

نکات مهمی که در این باره باید مورد توجه واقع شوند عبارت است از:

-        اختصاص ضخامت معینی به عنوان ((سهم خوردگی)) در طراحی ظروف

-        استفاده از جوشکاری در اتصالات ، به  جای پیچ و رول.

-        تعبیه ی امکانات تخلیه در دستگاه ها و ظروف.

-        قالبیت تعویض آسان قطعات .

-        اجتناب از تمرکز تنش به ویژه در مورد آلیاژهای حساس به ترک خوردگی تنشی.

-        اجتناب از احتمال تماس بین قطعاتی از جنس فلزاتی با اختلاف پتانسیل زیاد.

-        حذف زوایای خیلی تند مخصوصا در شرایطی که سرعت حرکت سیال زیاد است.

-        اجتناب از توزیع غیر یکنواخت حرارت در کوره ها و مبدل های حرارتی.

-        ممانعت از امکان ورود اکسیژن یا مواد مضر دیگر به سیستم عملیاتی .

-        حذف گوشه ها و زوایا و فرو رفتگی ها جهت اجتناب از ایجاد حالت سکون در مایعات و تجمع مواد جامد در این نقاط

-        اجتناب از کاربرد مواد متخلخل نظیر چوب،آزبست و غیره به علت خاصیت جذب مایعات.

-        اجتناب از سرعت های زیاد در حرکت سیالات و توجه یه سرعت های بحرا نی .

-        تعبیه امکانات بازرسی از نقاط مختلف دستگاه های عملیاتی.

دراین جا این سوال مطرح است که دلایل شکست و انهدام مواد چیست؟

بر اساس مطالعات و بررسی هایی که در این زمینه به عمل آمده ،علل شکست ها و معایب حاصله در دستگاه ها ،مصالح صنعتی و واحد های عملیاتی را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:

-        انتخاب نا مناسب مواد

-        روش تهیه ی نامناسب مواد و یا اجرای غیر اصولی عملیات بعدی.

-        اجرای ناقص یا غیر اصولی عملیات کنترل خوردگی

-        طراحی نا مناسب قطعات ،دستگاه ها ،و واحدها ی عملیاتی .

به طور کلی معایب حاصله در مواد و مصالح صنعتی ،معمولا یا به علت ((بار مکانیکی اضافی)) یا ((خوردگی)) و یا هر دو علت می باشدکه جهت حل مسایل ناشی از آن سه راه کلی و اساسی وجود دارد:

1- تغییر در جنس (یا تعویض جنس)

2- تغییر در عملیات.

3- جدا سازی مواد و محیط.