شناسایی دلایل خوردگی ورق استیل و انواع محیط های خورنده استیل

استیل سازه ای جزٕ اصلی ساخت و ساز های ساختمانی و بسیاری از صنایع دیگر است، چرا؟ چون این ماده همه کاره است و گفته می شود یکی از بزرگترین چالش های مرتبط با استیل، تمایل آن به خوردگی است. برای پی بردن به دلایل، انواع و… خوردگی با استیل مال همراه باشید.

خوردگی چیست ؟

خوردگی تخریب تدریجی مواد است که در اثر واکنش های شیمیایی با محیط ایجاد می شود. خوردگی یک فرآیند طبیعی می باشد و بیشتر با فلزات مرتبط است، اما می تواند بر روی مواد دیگر مانند سرامیک و پلاستیک نیز تأثیر بگذارد. فرآیند خوردگی زمانی اتفاق می‌افتد که یک ماده با موادی مانند اکسیژن، آب، اسیدها یا نمک‌ها واکنش می‌دهد و این واکنش منجر به تجزیه ساختار آن می‌شود.

خوردگی ورق استیل

خوردگی ورق استیل به فرآیند زوال و تخریب ورق های استیل در اثر واکنش های شیمیایی با محیط، معمولاً اکسیژن و رطوبت اطلاق می شود. این فرآیند می تواند منجر به تشکیل زنگ زدگی یا سایر محصولات خوردگی بر روی سطح استیل شود و یکپارچگی ساختاری آن را در طول زمان تضعیف کند. اقدامات پیشگیرانه مانند پوشش، رنگ آمیزی یا گالوانیزه، اغلب برای محافظت از ورق های استیل در برابر خوردگی استفاده می شود. خوردگی ورق استیل زمانی اتفاق می‌افتد که اتم‌های آهن موجود در استیل با اکسیژن و مولکول‌های آب موجود در هوا واکنش می‌دهند، فرآیندی که به عنوان اکسیداسیون شناخته می‌شود. این واکنش اکسید آهن را تشکیل می دهد که معمولاً به عنوان زنگ شناخته می شود که استیل را ضعیف می کند و در صورت عدم کنترل می تواند در نهایت منجر به شکست ساختاری شود. عوامل متعددی می توانند خوردگی را تسریع کنند، از جمله قرار گرفتن در معرض محیط های خشن مانند مناطق ساحلی با محتوای نمک زیاد در هوا، مواد اسیدی یا قلیایی و آلاینده های صنعتی. دما، رطوبت و وجود فلزات دیگر در نزدیکی آن نیز می تواند بر میزان خوردگی تأثیر بگذارد.

برای کاهش خوردگی، اقدامات حفاظتی مختلفی به کار گرفته می شود. اینها شامل اعمال پوشش یا رنگ بر روی سطح استیل برای عمل به عنوان مانعی در برابر رطوبت و اکسیژن، گالوانیزه کردن استیل با پوشش دادن آن با یک لایه روی (zinc) است که برای محافظت از استیل زیرین، به شدت خورده می شود، و استفاده از ورق استیل ضد زنگ که حاوی کروم است. یک لایه اکسید غیرفعال تشکیل می دهد که در برابر خوردگی مقاومت می کند. بازرسی و تعمیر و نگهداری منظم نیز برای تشخیص و رفع هرگونه نشانه خوردگی در مراحل اولیه ضروری است.

کدام نوع ورق استیل بیشتر مستعد خوردگی است ؟

حساسیت ورق استیل به خوردگی، به عوامل مختلفی از جمله ترکیب آلیاژ استیل، شرایط محیطی و قرار گرفتن در معرض مواد خورنده بستگی دارد. به طور کلی، کربن استیل نسبت به استیل ضد زنگ یا استیل گالوانیزه مستعد خوردگی است.

کربن استیل: کربن استیل حاوی آهن و کربن با مقادیر کمی از عناصر دیگر است. این نوع ورق استیل هنگامی که در معرض رطوبت و اکسیژن هوا قرار می گیرد مستعد زنگ زدگی و خوردگی است. ورق کربن استیل برای جلوگیری از خوردگی نیاز به پوشش های محافظ یا نگهداری منظم دارد.

ورق استنلس استیل: ورق استنلس استیل حاوی کروم است که یک لایه اکسید غیرفعال بر روی سطح ایجاد می کند که از ورق در برابر خوردگی محافظت می کند. این لایه اکسید به عنوان یک مانع عمل می کند و از اکسید شدن بیشتر فولاد زیرین جلوگیری می کند. ورق استنلس استیل نسبت به کربن استیل در برابر خوردگی مقاوم‌تر است، بنابراین برای کاربردهایی که مقاومت در برابر خوردگی ضروری است، مانند محیط‌های دریایی یا تجهیزات پردازش مواد غذایی، مناسب است.

استیل گالوانیزه: استیل گالوانیزه با یک لایه روی (zinc) از طریق فرآیند گالوانیزه گرم پوشانده می شود. پوشش روی به طور فزاینده ای خورده می شود تا از استیل زیرین در برابر زنگ زدگی و خوردگی محافظت کند. ورق استیل گالوانیزه معمولاً در محیط‌های بیرونی و خورنده، مانند کاربردهای ساختمانی، حصارکشی، و خودروسازی که مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز است، استفاده می‌شود.

علل خوردگی استیل

خوردگی ورق استیل می تواند توسط عوامل مختلفی ایجاد شود، از جمله:

اکسیژن: اکسیژن موجود در هوا با اتم های آهن موجود در استیل از طریق اکسیداسیون واکنش داده و در نتیجه اکسید آهن (زنگ) تشکیل می شود. وجود اکسیژن فرآیند خوردگی را تسریع می کند، به ویژه در حضور رطوبت.

حفاظت از سازه هایی که از جنس استیل هستند از قرار گرفتن در معرض آب و سایر مواد خورنده برای جلوگیری یا کند کردن این فرآیند ضروری است. پوشش‌ها، بازدارنده‌ها و نگهداری منظم می‌توانند به کاهش نرخ خوردگی و افزایش طول عمر ورق استیل کمک کنند.

کلریدها: یون های کلرید موجود در آب دریا و نمک های یخ زدا می توانند لایه اکسید محافظ روی سطوح ورق استیل را بشکنند. این منجر به خوردگی سریعتر می شود، به ویژه در مناطق ساحلی و مناطقی که به شدت از نمک های یخ زدا در زمستان استفاده می کنند.

دی اکسید کربن: دی اکسید کربن، گازی که به طور طبیعی در جو وجود دارد، می تواند در آب حل شود و اسید کربنیک تشکیل دهد. این اسید ضعیف می تواند با استیل واکنش داده و در طول زمان باعث خوردگی شود. این نوع خوردگی معمولاً در خطوط لوله و سازه هایی که در معرض دی اکسید کربن اتمسفر قرار دارند مشاهده می شود.

خوردگی ناشی از اسید کربنیک می تواند به ویژه برای استیل مضر باشد زیرا حتی در غیاب اکسیژن نیز می تواند رخ دهد. علاوه بر این،در اکسید کربن می تواند  pH آب را کاهش داده و آن را اسیدی تر کند و روند خوردگی را تسریع کند.

آلاینده های محیطی: مواد خورنده مانند نمک، اسیدها، مواد قلیایی و آلاینده ها می توانند خوردگی ورق های استیل را تسریع کنند. به عنوان مثال، قرار گرفتن در معرض آب شور در محیط های دریایی یا آلاینده های صنعتی در مناطق شهری می تواند میزان خوردگی را افزایش دهد.

سطوح pH: محیط های بسیار اسیدی یا قلیایی می توانند با ایجاد واکنش های شیمیایی با سطح فولاد، خوردگی را تسریع کنند. نرخ خوردگی در محیط هایی با سطوح pH شدید افزایش می یابد.

آسیب مکانیکی: آسیب فیزیکی به پوشش های محافظ یا سطح ورق های استیل می تواند فلز زیرین را در معرض عوامل خورنده قرار دهد و باعث تسریع خوردگی شود. ساییدگی، خراشیدگی و فرورفتگی می تواند یکپارچگی سد محافظ را به خطر بیندازد.

خوردگی تحت تأثیرعوامل میکروبیولوژیک (MIC): برخی از میکروارگانیسم ها مانند باکتری ها و قارچ ها می توانند با تولید محصولات جانبی خورنده یا تغییر محیط شیمیایی در سطح استیل به خوردگی کمک کنند. MIC معمولا در محیط های دریایی و سیستم های صنعتی حاوی آب مشاهده می شود.

انواع محیط های خورنده

ورق های فولادی می توانند در معرض محیط های خورنده مختلفی قرار بگیرند که هر کدام ویژگی ها و چالش های منحصر به فرد خود را دارند. در این بخش از مقاله استیل مال این محیط هارا بررسی خواهیم کرد.

محیط های دریایی: مناطق ساحلی و مکان های فراساحلی ورق های استیل را در معرض سطوح بالای قرار گرفتن در معرض آب شور قرار می دهند. وجود یون های کلرید در آب دریا می تواند نرخ خوردگی را تسریع کند و منجر به تسریع تشکیل زنگ در سطوح ورق استیل شود.

محیط های صنعتی: تاسیسات صنعتی مانند کارخانه های شیمیایی، پالایشگاه ها و کارخانه های تولیدی اغلب حاوی مواد خورنده مانند اسیدها، قلیاها و آلاینده ها هستند. قرار گرفتن در معرض این مواد شیمیایی می تواند باعث تخریب پوشش های محافظ و تسریع در خوردگی ورق های استیل شود.

قرار گرفتن در معرض اتمسفر: ورق های استیل مورد استفاده در کاربردهای خارجی در معرض شرایط جوی مختلفی مانند رطوبت، اکسیژن و آلاینده ها هستند. مناطق شهری با سطوح بالای آلودگی هوا می توانند میزان خوردگی سطوح استیل در معرض دید را افزایش دهند.

محیط های زیرزمینی: ورق های استیل مورد استفاده در کاربردهای زیرزمینی مانند خطوط لوله، مخازن ذخیره سازی و سازه های زیرزمینی در معرض شرایط خاکی هستند که ممکن است حاوی رطوبت، نمک و مواد شیمیایی خورنده باشند. خوردگی زیرزمینی می تواند منجر به تخریب زیرساخت های استیلی مدفون، در طول زمان شود.

محیط های با دمای بالا: ورق‌های استیل مورد استفاده در کاربردهای با دمای بالا، مانند کوره‌ها، دیگ‌ها و سیستم‌های اگزوز، در معرض دماهای بالا قرار می‌گیرند که می‌تواند فرآیندهای خوردگی، از جمله اکسیداسیون و کربن‌سازی را تسریع بخشد.

محیط های با pH پایین: محیط‌هایی با pH پایین، مانند خاک‌های اسیدی، فاضلاب‌های صنعتی و تأسیسات فرآوری شیمیایی، می‌توانند با افزایش اسیدیته محیط اطراف، خوردگی ورق‌های فولادی را افزایش دهند.

محیط های با رطوبت بالا: مناطق با سطوح رطوبت بالا، مانند آب و هوای گرمسیری یا محیط های داخلی با تهویه ضعیف، می توانند با تامین رطوبت لازم برای انجام واکنش های اکسیداسیون، خوردگی را تسریع کنند.

آلودگی: آلودگی هوا، به ویژه انتشار دی اکسید گوگرد و اکسیدهای نیتروژن، می تواند به ایجاد باران اسیدی کمک کند که به نوبه خود می تواند باعث خوردگی یا حتی تسریع فرآیند خوردگی سازه های استیلی شود.

همچنین بخوانید: روش های جلوگیری از زنگ زدن آهن

اینها تنها چند نمونه از طیف متنوعی از محیط های خورنده هستند که ورق های استیل ممکن است در معرض آنها قرار گیرند. درک ویژگی های خاص هر محیط برای انتخاب اقدامات و مواد مناسب حفاظت در برابر خوردگی برای اطمینان از طول عمر و قابلیت اطمینان زیرساخت های فولادی ضروری است.

انواع خوردگی ورق استیل

خوردگی ورق استیل بسته به شرایط و محیط های خاص می تواند به اشکال و موارد مختلفی ظاهر شود. برخی از موارد رایج عبارتند از:

خوردگی یکنواخت: خوردگی یکنواخت که به آن خوردگی عمومی نیز گفته می شود، به طور یکنواخت در کل سطح استیل رخ می دهد به دلیل قرار گرفتن در معرض رطوبت و اکسیژن. تشخیص آن آسان تر از خوردگی موضعی است.

خوردگی بین دانه ای: خوردگی بین دانه ای در امتداد مرزهای دانه استیل رخ می دهد که اغلب در نتیجه حساس شدن به دلیل عملیات حرارتی یا جوشکاری است. این خوردگی می تواند منجر به ضعیف شدن ساختار استیل شود و معمولاً در آلیاژهای استنلس استیل مشاهده می شود.

ترک خوردگی تنشی (SCC): SCC نوعی خوردگی است که تحت تنش کششی در حضور یک محیط خورنده رخ می دهد. این می تواند منجر به شکست ناگهانی اجزای استیل شود، به ویژه در محیط هایی با سطوح بالای سولفید هیدروژن یا یون های کلرید، مانند خطوط لوله یا کارخانه های فرآوری شیمیایی.

خوردگی شکافی: خوردگی شکافی در شکاف های باریک روی سطح استیل مانند اتصالات، درزها یا زیررسوبات کثیفی، خاک یا زباله ها رخ می دهد. این شکاف‌ها می‌توانند بین دو سطح، در به هم پیوستگی دو ماده باشد. این خوردگی ناشی از شرایط راکد است که امکان تجمع عوامل خورنده را فراهم می کند و منجر به خوردگی سریع در این مناطق می شود.

خوردگی حفره ای: خوردگی حفره ای، خوردگی موضعی است که به صورت حفره ها یا سوراخ های کوچک روی سطح استیل رخ می دهد. اغلب با نقص های موضعی در پوشش محافظ یا حضور یون های تهاجمی در محیط، مانند یون های کلرید در آب شور، شروع می شود.

خوردگی گالوانیکی: خوردگی گالوانیکی زمانی اتفاق می افتد که دو فلز غیرمشابه در حضور الکترولیت مانند رطوبت با یکدیگر در تماس باشند. فلز واکنش پذیرتر (آند) ترجیحا خورده می شود، در حالی که فلز کمتر واکنش پذیر (کاتد) محافظت می شود. خوردگی گالوانیکی می تواند بین انواع مختلف استیل یا بین استیل و سایر فلزات رخ دهد.

تاثیر خوردگی ورق استیل بر صنایع مختلف

خوردگی ورق استیل می تواند اثرات قابل توجهی در صنایع مختلف داشته باشد:

۱-ساخت و ساز: خوردگی ورق های استیل مورد استفاده در ساخت و ساز می تواند سازه هایی مانند ساختمان ها، پل ها و زیرساخت ها را در طول زمان تضعیف کند و منجر به خطرات ایمنی و افزایش هزینه های نگهداری شود.

۲-حمل و نقل: خوردگی اجزای استیل در وسایل نقلیه، کشتی ها، هواپیماها و راه آهن می تواند یکپارچگی ساختاری و ایمنی آنها را به خطر بیندازد. نگهداری منظم و اقدامات پیشگیری از خوردگی در صنایع حمل و نقل برای اطمینان از قابلیت اطمینان و طول عمر وسایل نقلیه و زیرساخت ها ضروری است.

۳-تولید: بسیاری از فرآیندهای تولید به تجهیزات و ماشین آلات ساخته شده از استیل متکی هستند. خوردگی ورق های استیل مورد استفاده در تولید می تواند منجر به خرابی، کاهش راندمان و افزایش هزینه های تولید شود.

۴-انرژی: خوردگی در بخش انرژی، از جمله استخراج نفت و گاز، پالایش و تولید برق، می تواند منجر به خرابی تجهیزات، نشت و آلودگی محیط زیست شود. پوشش های محافظ و مواد مقاوم در برابر خوردگی برای حفظ قابلیت اطمینان و ایمنی زیرساخت انرژی ضروری هستند.

۵-دریانوردی: خوردگی به دلیل قرار گرفتن در معرض آب شور و شرایط سخت محیطی یک نگرانی مهم در صنایع دریایی است. خوردگی ورق های استیل در کشتی ها، سکوهای دریایی و زیرساخت های بندری می تواند منجر به تخریب ساختاری، خطرات ایمنی و افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری شود.

۶-هوافضا: خوردگی قطعات ورق استیل در هواپیما می تواند یکپارچگی ساختاری و ایمنی آنها را به خطر بیندازد. اقدامات سختگیرانه برای پیشگیری از خوردگی و پروتکل های نگهداری در صنعت هوافضا برای اطمینان از قابلیت هواپیما و ایمنی مسافران اعمال می شود.

به طور کلی، خوردگی ورق استیل چالش‌ها و هزینه‌هایی را برای صنایع مختلف ایجاد می‌کند و نیاز به اقدامات پیشگیرانه مانند پوشش‌های جلوگیری از خوردگی، بازرسی‌های منظم و شیوه‌های نگهداری برای کاهش اثرات آن دارد.

شیوه های جلوگیری از خوردگی ورق استیل

۱-پوشش های محافظ: از پوشش هایی مانند رنگ، روی یا اپوکسی استفاده کنید تا مانعی بین ورق استیل و محیط خورنده ایجاد کنید.

۲-گالوانیزه کردن: فرو بردن ورق استیل در روی مذاب، پوشش محافظ روی ایجاد می کند که از خوردگی جلوگیری می کند.

۳-حفاظت کاتدی: از آندهای قربانی یا سیستم های جریان تحت تاثیر برای محافظت از ورق استیل با جذب خوردگی به سمت خود استفاده کنید.

۴-تهویه مناسب: از تهویه کافی برای به حداقل رساندن تجمع رطوبت، یک عامل کلیدی در خوردگی، اطمینان حاصل کنید.

۵-ملاحظات طراحی: سازه هایی را برای به حداقل رساندن تجمع آب و شکاف هایی که در آن رطوبت جمع می شود طراحی کنید.

۶-تعمیر و نگهداری منظم: سطوح ورق استیل را به طور منظم بازرسی کنید و فوراً هر گونه آسیب یا شکستگی پوشش را تعمیر کنید تا از پخش شدن خوردگی جلوگیری شود.

همچنین بخوانید: فرآیند تولید استنلس استیل

نرخ خوردگی ورق استیل چیست؟

نرخ خوردگی ورق استیل به طور مستقیم مشخص نیست و بستگی به عوامل مختلفی دارد از جمله نوع استیل، محیط (مانند حضور اسید یا باز)، دما، رطوبت و سایر شرایط محیطی. برای محاسبه نرخ خوردگی، باید از معادلات و روش‌های مهندسی مواد و شیمیایی استفاده کرد. این اطلاعات ممکن است در منابع تخصصی، استانداردهای صنعتی، یا توسط مهندسین و متخصصان مواد قابل دسترسی باشند.

آیا‌ می‌ توان ورق استیلی که خوردگی دارد را تعمیر کرد ؟

ورق استیلی که خوردگی دارد در برخی موارد قابل تعمیر است، اما این بستگی به میزان و نوع خوردگی و وضعیت عمومی ورق دارد. در صورتی که خوردگی کوچک و سطحی باشد، ممکن است با استفاده از روش‌هایی مانند شناور کردن، خراش‌زنی و بازسازی پوشش‌های محافظ، خوردگی تعمیر شود. اما در مواردی که خوردگی عمیقتر است و به ساختار داخلی ورق نفوذ کرده است، تعمیر ممکن است دشوار یا غیرممکن باشد و تعویض ورق لازم باشد. برای اطمینان از روش مناسب تعمیر ورق استیل، بهتر است با متخصصان و کارشناسان مهندسی مواد یا تعمیرات مشورت کنید.

سخن پایانی

خوردگی ورق استیل یک مسئله چالش برانگیز و پرهزینه است که می تواند تاثیرات جدی و گاها جبران ناپذیری در صنایع مختلف داشته باشد با این حال، درک دلایل زمینه ای آن و اجرای روش های پیشگیری موثر می تواند تاثیر آن را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. انتخاب مواد مناسب، استفاده از پوشش‌های محافظ و بازدارنده‌های خوردگی و انجام بازرسی‌ها و نگهداری دوره‌ای می‌تواند طول عمر سازه‌های فولادی را افزایش داده و ایمنی و قابلیت اطمینان آن‌ها را تضمین کند.