بخشی از مقاله
معرفی روش های جدید حفاظت از خوردگی
تاریخچه خوردگی
بدترین خوردگی كه برای فلزات كار گذاشته شده در خاك بوجود می آید . در محل هایی است كه جریان های الكتریكی سرگردان وجود دارد . چون مقاومت ویژه خاك ها حتی وقتی دارای آب باشند زیاد است . بنابراین جریان های الكتریكی داخل زمین از طریق فلزات كارگذاشته شده درخاك كه مقاومت كمی دارند عبور خواهد كرد . جریان سرگردان زمانی می تواند موجب خوردگی لوله گردد كه از یك قسمت از لوله وارد واز قسمت دیگر آن تخلیه شود و در حقیقت مدار جریان كامل گردد.
خوردگی فلزات
خوردگي فلزات عبارت است از: واكنش فلزات با محيط و مواد درون محيط براي تبديل آن فلز به شكل پايدارترش يعني اكسيد يا سولفور يا كربنات.
خوردگي معمولا از سطح فلز آغاز شده و تا درون آن نفوذ مي كند كه اين كار تدريجي و پيوسته صورت مي پذيرد.
عوامل موثر در خوردگي فلزات:
1- درجه ي خلوص فلز : هرچه فلز خالص تر باشد و ناهمگني كم تري داشته باشد ديرتر خورده مي شود.
2- تغييرات فيزيكي و مكانيكي فلز
3- غلظت ماده ي موثر و جنس آن(عامل خورنده)
4- مقدار اكسيژن
محيطPH5-
6- درجه ي حرارت
حفاظت در برابر خوردگي:
براي اين كار ما سه روش پيش رو داريم:
1- ايجاد پوشش و قراردادن ماده اي بين محيط و فلز
2- سلسله اعمالي را كه به آن ها نام اعمال الكتروشيميايي مي دهند روي فلز انجام دهيم تا خوردگي كم يا هيچ گردد.
3- موادي را درون فلز افزايش دهيم تا سرعت خوردگي كم شود كه از اين مواد با عنوان كندكننده هاي خوردگي ياد مي شود.
خوردگی لایه ای :
خوردگی لایه ای که به خوردگی پوسته شدن هم معروف است بیشتر به موادی که غلتک می خورند یا روزن ران می شوند ازنوع AlCuMg و AlZnMg محدود می شود . مکان حمله د رلایه های موازی نازک در جهت حرکت به جلو بوده است و سبب می شود که رویه های فلزی که مورد حمله قرار گرفته اند از هم جدا شده و یا تاول هایی بر سطح فلز ایجاد شود . خوردگی لایه ای با قرار گرفتن فلز در آب راکد و یا اتمسفر در یایی هم به وجود می آید و مقاومت در برابر خوردگی لایه ای هم از روی عملیات پیر سازی تعیین می شود .
خوردگی یکنواخت (Uniform Attack)
معمولترین نوع خوردگی میباشد که معمولا بوسیله یک واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی بطور یکنواخت در سرتاسر سطحی که در تماس با محلول خورنده قرار دارد ،ایجاد میگردد.
خوردگی یکنواخت یا سرتاسری،از نقطه نظر فنی اهمیت چندانی ندارد زیرا عمر تجهیزاتی که تحت این نوع خوردگی قرار میگیرند را میتوان به راحتی تخم
ین زد.
راههای جلوگیری و کنترل خوردگی یکنواخت:
1- انتخاب مواد و پوشش صحیح
2- بوسیله ممانعت کننده ها
3- حفاظت کاتدی
خوردگی از 8 روش می تواند به سطوح فلزی حمله کند . هشت دلیل موجه برای به کارگیری کامپوزیت ها در سازه های نظامی و غیرنظامی . این
8 روش عبارتند از :
حمله یکنواخت Uniform Attack
در این نوع خوردگی که متداول ترین نوع خوردگی محسوب می شود ، خوردگی به صورتی یکنواخت به سطح فلز حمله می کند و به این ترتیب نرخ آن از طریق آزمایش قابل پیش بینی است .
خوردگی گالوانیک Galvanic Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که دو فلز یا آلیاژ متفاوت ( یا دو ماده متفاوت دیگر همانند الیاف کربن و فلز ) در حضور یک ذره خورنده با یکدیگر تماس پیدا کنند . در منطقه تماس ، فرایندی الکترو شیمیایی به وقوع می پیوندد که در آن ماده ای به عنوان کاتد عمل کرده و ماده دیگر آند می شود . در این فرآیند کاتد در برابر اکسیداسیون محافظت شده و آند اکسید می شود .
خوردگی شکافی Crevice Corrosion
این ساز و کار وقتی رخ می دهد که یک ذره خورنده در فاصله ای باریک ، بین دو جزء گیر کند . با پیشرفت واکنش ، غلظت عامل خورنده افزایش می یابد . بنابراین واکنش با نرخ فزاینده ای پیشروی می کند.
آبشویی ترجیحی Selective Leaching
این نوع خوردگی انتخابی وقتی رخ می دهد که عنصری از یک آلیاژ جامد از طریق یک فرآیند خوردگی ترجیحی و عموما ً با قرار گرفتن آلیاژ در معرض اسیدهای آبی خورده می شود . متداول ترین مثال جدا شدن روی از آلیاژ برنج است . ولی آلومینیوم ، آهن ، کبالت و زیرکونیم نیز این قابلیت را دارند .
خوردگی درون دانه ای Intergranular Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که مرز دانه ها در یک فلز پلی کریستال به صورت ترجیحی مورد حمله قرار می گیرد . چندین عامل می توانند آلیاژی مثل فولاد زنگ نزن آستنیتی را مستعد این نوع خوردگی سازند . از جمله حضور ناخالصی ها و غنی بودن یا تهی بودن مرزدانه از یکی از عناصر آلیاژی .
خوردگی حفره ای Pitting Corrosion
این نوع خوردگی تقریبا ً همیشه به وسیله یون های کلر و کلرید ایجاد می شود و به ویژه برای فولاد ضد زنگ بسیار مخرب است ؛ چون در این خوردگی ، سازه با چند درصد کاهش وزن نسبت به وزن واقعی اش ، به راحتی دچار شکست می شود . معمولا ً عمق این حفرات برابر یا بیشتر از قطر آنهاست و با رشد حفرات ، ماده سوراخ می شود .
خوردگی فرسایشی Erosion Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که محیطی نسبت به یک محیط ثابت دیگر حرکت کند ( به عنوان نمونه مایع یا دوغابی که درون یک لوله جریان دارد ) یک پدیده مرتبط با این گونه خوردگی ، سایش Fretting است که هنگام تماس دو ماده با یکدیگر و حرکت نسبی آنها از جمله ارتعاش به وجود می آید . این عمل می تواند پوشش های ضد خوردگی را از بین برده و باعث آغاز خوردگی شود .
خوردگی تنشی Stress Corrosion
این نوع خوردگی وقتی رخ می دهد که ماده ای تح
ت تنش کششی در معرض یک محیط خورنده قرار گیرد . ترکیب این عوامل با هم ، ترک هایی را در جزء تحت تنش آغاز می کند .
حفاظت کاتدی
بطور کلی ، فلزات سه دسته‌اند. یک دسته ، آنهایی که مثلا طلاو پلاتین ، در مجاورت هوا اکسید نمی‌شوند و نیازی به محافظت ندارند.
دسته دوم ، آنهایی که وقتی در مجاورت هوا قرار میگیرند، اتمهای سطحشان اکسید می‌شوند، ولی اکسید آنها مقاوم است و چسبیده به فلز باقی می‌ماند و خود لایه محافظی برای فلز می‌شود. این گونه فلزات هم نیازی به محافظت ندارند. مثل Zn ، Al ، CO ، Ni ، Sn ، Cr و نظیر آنها.
دسته سوم فلزاتی که وقتی سطح آنها در مجاورت هوا اکسید میگردد، اکسید آنها متخلخل است و به فلز نمی‌چسبد و از بدنه فلز کنده می‌شود که فلز به تدریج فاسد شده ، از بین می‌رود؛ مثل آهن. اینگونه فلزات را به روشهای متفاوت از زنگ زدن محافظت می‌نمایند، روشهایی مثل رنگ زدن ، زدن ضد زنگ ، چرب کردن سطح فلز بوسیله یک ماده روغنی مانند گریس ، لعاب دادن ، آب فلز کاری و حفاظت کاتدی.
اصول حفاظت کاتدی
در کنار فلز فاسد شدنی ، یک فلز با پتانسیل احیاء کمتر قرار میدهند تا اگر این دو فلز باهم یک پیل الکتروشیمیایی تشکیل دادند، فلز دارای E ا
حیای بیشتر، در نقش کاتد پیل قرار گیرد و خورده نشود. در این پیل ، فلز دارای E کمتر خورده می‌شود و فلز مقابلش را ازخطر زنگ زدن می‌رهاند. این طریقه حفاظت را حفاظت کاتدی می‌نامند.
امروزه ، بدنه کشتیها ، پایه‌های اسکله‌ها و لوله‌های انتقال نفت و گاز را که در زیر زمین کار می‌گذارند، با همین روش حفاظت می‌نمایند. مثلا در کنار آهن ، فلز منیزیم قرار میدهند که منیزیم ، الکترون می‌دهد و خورده می‌شود.
خوردگي در درجه حرارت بالا
خوردگي در درجه حرارت بالا نقش مهمي در انتخاب مواد و تجهيزات صنعتي از قبيل توربين هاي گازي و مبدل هاي حرارتي بازي مي كند .
انواع كلي خوردگي در دماي بالا كه مشكلاتي براي تجهيزات به وجود مي آورند ، عبارتند از :
1ـ اكسيد اسيون
2ـ كربوره شدن و كثيفي فلز
3ـ نيتريده شدن
4ـ خوردگي هالوژني
5ـ سولفيده شدن
6ـ خوردگي ناشي از رسوب خاكستر يا نمك
7ـ خوردگي نمك مذاب
8ـ خوردگي فلز مذاب
صنايعي كه هميشه با خوردگي داغ دست و پنجه نرم مي كنند ، عبارتند از :
ـ صنايع هوا و فضا و توربين هاي گازي
ـ عمليات حرارتي
ـ فرآيند هاي متالورژيكي و معدني
ـ فرآيند هاي شيميايي
ـ فرآيند هاي تصفيه و پتروشيم
ـ توليد فرآورده هاي شيشه اي ، الكترونيكي و سراميكي
ـ صنايع اتومبيل
ـ صنايع كاغذ
ـ صنايع سوزاندن زباله
ـ صنايع نيروگاهي توليد برق از سوخت فسيلي
ـ صنايع گازي كردن زغال
ـ صنايع هسته اي
اكسيداسيون يكي از مهمترين واكنشهاي خوردگي در دماي بالاست . در بسياري از محيط هاي صنعتي ، اكسيداسيون غالبا در واكنشهاي خوردگي در دماي بالا ، با توجه به خوردگي غالب ، شريك است .
در حقيقت آلياژها ميل به اكسيداسيون دارند تا به اين وسيله اكسيد محافظ تشكيل شده از حملات خوردگي نظير سولفيده شدن ، كربوره شدن و خوردگي ناشي از نمك ياخاكستر جلوگيري كند محيط ها نيز اغلب نسبت به اكتيويته اكسيژن به محيط هاي اكسيد كننده و احيا كننده تقسيم مي شوند .
خوردگی در صنعت نفت
معرفی روش های جدید حفاظت از خوردگی کف مخازن نفت و مایعات گازی
خوردگی کف مخازن را می توان با به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و ممانعت کننده خوردگی از نوع فاز بخار و یا تنها با به کارگیری وی سی آی (VCI) تحت کنترل قرار داد.
خوردگی کف مخازن نفتی یکی از مشکلا
ت مهم ذخیره سازی نفت خام و مایعات گازی است. نشست مخازن بزرگ نفتی موجب آلودگی آب های زیرزمینی و وارد آمدن خسارت های جبران ناپذیر به محیط زیست می شود. در گذشته کف مخازن (قسمت بیرونی مخزن که با زمین در ارتباط است) با به کارگیری حفاظت کاتدی نتوانسته است به طور کامل مانع از نشت و جلوگیری از خوردگی کف مخازن ذخیره نفت شود.
خوردگی کف مخازن را می توان با به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و ممانعت کننده خوردگی از نوع فاز بخار و یا تنها با به کارگیری وی سی آی (VCI) تحت کنترل قرار داد.
خوردگی کف مخازن نفتی یکی از مشکلات مهم ذخیره سازی نفت خام و مایعات گازی است. نشست مخازن بزرگ نفتی موجب آلودگی آب های زیرزمینی و وارد آمدن خسارت های جبران ناپذیر به محیط زیست می شود. در گذشته کف مخازن (قسمت بیرونی مخزن که با زمین در ارتباط است) با به کارگیری حفاظت کاتدی نتوانسته است به طور کامل مانع از نشت و جلوگیری از خوردگی کف مخازن ذخیره نفت شود.
در این مقاله دلایل ناتوانی سیستم حفاظت کاتدی در جلوگیری از خوردگی کف مخازن نفتی و آخرین روشهای مورد استفاده برای حفاظت کف مخازن بررسی می شود.
به کارگیری سیستم حفاظت کاتدی، بازدارنده های خوردگی از نوع فاز بخار و به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و بازدارنده های خوردگی فاز بخار از جمله روش های حفاظت از خوردگی کف مخازن است.
مشکلات روش های حفاظت کاتدی:
نتایج تجربی نشان می دهد سیستم حفاظت کاتدی به تنهایی قادر به حفاظت خوردگی کف مخازن نیست و در موارد متعدد دچار نشت شده است. این درحالی است که کف مخازن در پتانسیل حفاظت کاتدی قرار دارد.
یکی از روش های توزیع مناسب پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخازن به کارگیری بستر آندی است. به گونه ای که موجب توزیع پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخازن شود که شامل، به کارگیری آندهای کم عمق در اطراف مخزن، آندهای افقی و سیمی در زیر کف مخزن است.
در روش اول به علت تخلیه جریان حفاظت کاتدی در لایه سطحی زمین، باعث افزایش ضریب حفاظتی (Over protection) در خطوط لوله مدفون در خاک و مجاور مخازن می شود، بنابراین از این روش نمی توان در پالایشگاه ها استفاده کرد. در روش دوم آندهای سیمی به صورت مارپیچ در فونداسیون کف مخزن قرار می گیرد و این روش برای مخازن موجود قابل استفاده نیست.
یکی دیگر از روش های توزیع پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخزن عایق سازی الکتریکی هر یک از مخازن از یکدیگر است. در این روش هر یک
از مخازن توسط فلنچ عایقی به همراه مقاومت الکتریکی از یکدیگر جدا می شوند.
به کارگیری پوشش در کف مخزن ها نیز یک
ی دیگر از روش هایی است که در توزیع حفاظت کاتدی در کف مخزن استفاده می شود. به دلیل مشکلات اجرایی اعمال پوشش بر روی ورق فولادی کف مخازن نفتی و گازی امکان پذیز نمی باشد. حرارت ناشی از جوشکاری صفحات کف مخزن، باعث از بین رفتن پوشش آنها می شود، در نتیجه پوشش مناسبی برای حفاظت از این نواحی نیست.
بنابراین به جای پوشش دادن ورق فولادی کف مخزن، محل نصب مخزن به خوبی پوشش داده می شود و اطراف مخزن را به خوبی
آب بند می کنند. پوشش مزبور چسبندگی به کف مخزن ندارد، در چنین شرایطی این پوشش در حکم سپر برای جریان حفاظت کاتدی عمل می کند و اگر به دلایلی الکترولیک به ناحیه بین پوشش و کف مخزن نفوذ کند، حفاظت کاتدی قادر به مقابله با خوردگی آن نخواهد بود.
