خوردگی پدیدهای طبیعی است و معمولا به تخریب مواد (معمولاً فلزات)در اثر واکنش شیمیایی یا الکتر وشیمیایی با محیط گفته میشود.
همانند سایر خطرات طبیعی، از جمله، زمینلرزه یا تلاطمات جوی شدید، خوردگی نیز ممکن است آسیبهای خطرناک و پرهزینهای را وارد کند؛ از وسایل نقلیه، لوازم-خانگی، و سیستمهای آب و فاضلاب گرفته، تا خطوط لوله، پلها، و عمومی. اما برخلاف بلایای جوّی و طبیعی، برای کنترل و پیشگیری از خوردگی، روشهایی وجود دارند که کارایی شان طی زمان اثبات شده و میتوانند تأثیر خوردگی را بر امنیت عمومی، اقتصاد، و محیط زیست بکاهند یا از بین ببرند.
آنچه در ادامه این مطلب خواهید آموخت:
- خوردگی عمومی یا حملهی گستردهی خوردگی
- خوردگی موضعی
- اشکال اصلی خوردگی
- اشکالی از خوردگی که به آسانی با چشم شناسایی میگردند
- اشکالی از خوردگی که برای شناسایی نیاز به اقدامات آزمایشگاهی دارند
- اشکالی از خوردگی که برای شناسایی نیاز به مطالعات میکروسکوپی دارند
کنترل و پیشگیری از خوردگی علمی پیچیده است. شکلهای بسیار متفاوت و متنوع خوردگی از یک سو، و تأثیر عوامل فراوان خارجی بر آن از سوی دیگر، بررسی این پدیده را پیچیدهتر میکند. لذا ضروری است، متخصصان خوردگی، پیش از تشخیص خوردگی و ارائهی راه حلی مؤثر برای آن، به درک کاملی از عوامل موثر بر این پدیده از قبیل، عوامل محیطی (مانند مقاومت الکتریکی خاک، رطوبت، و میزان تماس با آب شور) ، ویژگی محصول فرآوری، حمل یا جابجا شده، عمر طراحی در نظر گرفته شده برای سازه یا قطعه، میزان مجاورت با عوامل خوردگی، روشهای مناسب برای کاهش خوردگی و سایر ملاحظات برسند .
به هر روی، گام اول در کنترل موثر خوردگی، داشتن درکی صحیح از اشکال مختلف خوردگی، مکانیزمهای عملکرد آن، نحوهی تشخیص خوردگی، و شناسایی دلائل وقوع آن است.
به زبان ساده، خوردگی نوعی تخریب طبیعی است، که نتیجهی واکنش سطح جسم با محیط پیرامون است. تفاوت و تنوع در سطوح و محیطهای در برگیرنده و سایر عوامل موجب پیچیدهتر شدن بررسی پدیده خوردگی میگردند.
خوردگی عمومی یا حملهی گستردهی خوردگی
حملهی گستردهی خوردگی، که به «خوردگی عمومی» یا «خوردگی یکنواخت » نیز گفته میشود، روی سطوح در معرض مستقیم محیط خورده، به صورت کم و بیش یکنواخت و بدون تمرکز در نقطهای خاص، به شکل تدریجی ایجاد می شود. این فرآیند به کاهش یکنواخت ضخامت ورقهای فلزی و همچنین کاهش یکنواخت ضخامت لولهها، از یک یا هر دو سمت، منجر میشود. ایننوع خوردگی را میتوان از زبری سطح که معمولاً با حضور محصولات واکنشِ خوردگی روی سطح همراه است، تشخیص داد. مکانیزم حملهی این نوع خوردگی معمولاً بر پایه یک فرآیند الکتروشیمیایی است که در سطح ماده رخ میدهد. اختلاف در ترکیب شیمیایی یا برخی عوامل دیگر در محدوده نواحی کوچکِ روی سطح فلز، باعث ایجاد آندها و کاتدهایی می شود که فرآیند خوردگی را تسهیل میکنند.
با خوردگی عمومی، که غالباً به دلیل استفاده نادرست از مواد در محیطهای خورنده رخ میدهد، اغلب میتوان مدارا کرد؛ چراکه میزان ماده ی از دست رفته به دلیل خوردگی را میتوان نسبتاً به راحتی در مرحله پیش از طر احی تعیین کرد و بر اساس آن، ضخامت بیشتری از ماده را در طراحی اولیه در نظر گرفت. پوششهای محافظ در کنترل خوردگی یکنواخت بسیار مؤثر هستند. از حفاظت-کاتدی نیز می توان به عنوان تکنیکی الکتروشیمیایی برای کنترل خوردگی در شرایط مدفون در خاک یا غوطهور در آب نیز استفاده کرد.
خوردگی موضعی
بر خلاف خوردگی عمومی، خوردگی موضعی در مکانهایی مجزا روی سطح فلز رخ میدهد. انواع خوردگی موضعی شامل: خوردگی حفرهای، شیاری و رشتهای (فیلامنتی) است.
اشکال اصلی خوردگی
انواع خوردگی به ده شکل و نوع اصلی تقسیم میشود، اما به ندرت پیش میآید که خوردگی یک سازه یا قطعه فقط از یک نوع باشد. وجود فلزات مختلف در یک سیستم و تنوع محیطهایی که سیستم در آن قرار میگیرد معمولاً به وقوع بیش از یک نوع حملهی خوردگی منجر میشود. حتی یک آلیاژ یکسان در یک سیستم واحد، ممکن است بسته به میزان تماس نقاط مختلف آن با محیطهای مختلف، به بیش از یک نوع خوردگی دچار شود.
تمام اشکال مختلف خوردگی، بجز برخی انواع خوردگی دما بالا، از طریق تشکیل پیل ال کتروشیمیایی رخ میدهند. این موضوع در (شکل ۱) نشان داده شده است. اجزای مشترک بین تمام پیلهای خوردگی عبارتند از آند، که در آن اکسید شدن و از دست رفتن فلز رخ میدهد؛ کاتد، که در آن احیاء >صورت میگیرد ؛ مسیرهای فلزی و الکترولیتی بین آند و کاتد، که جریانات الکترونی یا یونی از میان آنها عبور میکنند؛ و در نهایت، یک اختلاف پتانسیل الکتریکی که باعث فعال شدن پیل میشود. پتانسیل محرکه ممکن است ناشی از اختلاف بین ویژگیهای فلزات غیرمشابه، اختلاف در شرایط سطحی، و تفاوت در محیطها (مانند تفاوت در غلظت شیمیایی) باشد. هر یک از انواع خوردگی با مکانیزم مشخصی ایجاد می شود و روشهای اندازهگیری و پیشبینی انواع خوردگی مختلف است. همچنین، برای کنترل انواع مختلف خوردگی روش های گوناگونی وجود دارد.
شکل ۱: پیل الکتروشیمیایی در یک پیل خوردگی، الکترونها از طریق مسیر فلزی (سیم) ، از محل انجام واکنشهای آندی به محل انجام واکنشهای کاتدی جریان مییابند . یونها (ذرات باردار) از میان الکترولیت عبور میکنند تا جریان الکترونها را متعادل کنند. آنیونها (یونهای با بار منفی حاصل از واکنشهای کاتدی) به سمت آند و کاتیونها (یونهای با بار مثبت حاصل از آند) به سمت کاتد حرکت میکنند. بدینترتیب، آند خورده شده و کاتد بدون تغییر باقی میماند و اختلاف ولتاژ یا پتانسیل نیز بین آند و کاتد بوجود میآید.
انواع خوردگی در طبقه بندی دیگر، به گروه و اشکال زیر دسته بندی میگردند:
گروه ۱ : اشکالی از خوردگی که به آسانی با چشم شناسایی میگردند، شامل:
- خوردگی عمومی (General Corrosion)
- خوردگی حفرهای(Pitting) – از انواع حوردگی موضعی
- خوردگی شیاری(Crevice Corrosion) – از انواع خوردگی موضعی
- خوردگی رشتهای (Filiform Corrosion) – از انواع خوردگی موضعی
- خوردگی گالوانیک(Galvanic Corrosion)
گروه ۲: اشکالی از خوردگی که برای شناسایی نیاز به اقدامات آزمایشگاهی دارند، شامل:
- خوردگی فرسایشی (Erosion Corrosion)
- کاویتاسیون (Cavitation))
- خوردگی سایشی (Fretting Corrosion)
- خوردگی میان دانهای (Intergranular Corrosion)
- خوردگی توّرقی (Exfoliation Corrosion)
- خوردگی انتخابی (Dealloying – Selective Leaching)
گروه ۳: اشکالی از خوردگی که برای شناسایی نیاز به مطالعات میکروسکوپی دارند، شامل:
- ترکهای محیطی(Environmental Cracking)
- ترکهای خوردگی تنشی (Stress Corrosion Cracking)
- خوردگی خستگی (Corrosion Fatigue)
- تردی هیدروژنی (Hydrogen Embrittlement)