بخشی از مقاله
چکیده
هیچ یک از صنایعی که به هر طریقی با فلزات سر و کار دارند، از هزینههای گزافی که پدیده خوردگی موجب آن است در امان نمیباشند. پدیده خوردگی بطور قوی تابعی از شرایط محیطی است و با توجه به اینکه بیشتر صنایع کشتی سازی ایران، در محیطهای بسیار خورنده قرار دارد، اهمیت این مساله دو چندان میگردد.
روشی که در مقابله با خوردگی، نسبت به سایر روشها جدیدتر است، استفاده از بازدارندههای فاز بخار است که با استفاده از آنها میتوان تا سالها، یک قطعه را کاملا دست نخورده نگه داشت و در طی زمان بسیار کوتاهی آنرا آماده استفاده مجدد کرد. در این مقاله به بررسی انواع این بازدارندهها و گوشهای از کاربردهای آن پرداخته شده است.
مقدمه
طبق آمارهای گرفته شده از انجمن خوردگی ایران، خسارتهای ناشی از خوردگی حدود %6 تولید ناخالص ملی کشورهای توسع یافته می باشد. این عدد در کشور ایران، با توجه به محدودیتها در انتخاب ماده بهینه و ممانعت کنندههای موثر، بسیار بیش از رقم یاد شده میباشد.
تولید ناخالص کشور ایران در سال 93 بیش از 400.000.000.000 دلار بوده که در بهترین حالت، خسارتهای ناشی از خوردگی در آن، %6 میباشد. این یعنی 6.000.000.000 دلار در سال که سرانه آن به ازای هر ایرانی، 230 دلار میباشد
پدیده خوردگی علاوه بر تاثیری که بر کارایی ابزار آلات و تجهیزات میگذارد، ظاهر و زیبایی اجسام را هم تحت تاثیر قرار میدهند.
در میان انواع رخداد پدیده خوردگی، خوردگی یکنواخت یا سرتاسری1 از نظر تناژ مقدار فلز خورده شده بالاترین رقم را دارد. البته باید دقت داشت که معمولا هیچیک از پدیدههای خوردگی بطور مستقل از سایر انواع آن رخ نمیدهند [ 2] بخصوص در محیط بسیار خورنده حوالی شهر بندرعباس که بزرگترین کارخانجات کشتیسازی ایران، یعنی کارخانجات ایزوایکو در آن قرار دارد.
برای مقابله با خوردگی بطور کلی 5 روش پایه وجود دارد: -1 انتخاب صحیح مواد -2 طراحی صحیح -3 حفاظت کاتدی و آندی -4 استفاده از پوششها[2] -5 بکار بردن بازدارندههای خوردگی
بازداندهها موادی هستند که وقتی به مقادیر کم به یک محیط خورنده اضافه شوند، سرعت خوردگی را کم میکنند. در واقع این مواد را میتوان یک کاتالیزور بازدانده فرض کرد. بازدارندههای بسیار زیادی با ترکیبات مختلف موجود می باشند. اکثر این مواد با آزمایشهای تجربی پیدا شده و اصلاح یافته اند. بسیاری از آنها نیز با نامهای تجاری عرضه میگردند و ترکیب شیمیایی آنها مخفی نگه داشته میشود. به همین دلیل فرایند حفاظت آنها بطور کامل مشخص و روشن نیست. ولی در کل بازدارندهها را میتوان به پنج دسته طبقه بندی کرد:
-1 بازدارندههای جذبی
-2 سموم تصعید هیدروژن
-3 مواد حذف کننده عوامل مضر
-4 مواد اکسید کننده
5 بازدارندههای فاز بخار
از بین انواع خوردگی یکنواخت، خوردگی اتمسفری از رایجترین آنهاست که از عمل تکی یا ترکیبی رطوبت، اکسیژن، آلودگیهای اتمسفری نظیر SO2 و NO2 ، باران، برف، گرد و خاک، دود، خاکستر، باد و تشعشع ناشی میگردد. طریق موسوم برا ی حفاظت مواد از خوردگی اتمسفری، متضمن انتخاب آلیاژ مقاوم در برابر خوردگی یا پوشاندن فلز با پوشش حفاظتی خواهد بود. این اقدامات پیشگیرانه، هزینهبَر و گاهی نیز غیر عملی خواهد بود. از این رو نیاز به بازدارندههای فاز بخار که به خصوص در حفاظت ابزار الکترونیکی مفیدند، ضروری خواهد بود
بازدارندههای فار بخار
به منظور جلوگیری از اثرات خوردگیهای اتمسفری در محیطهای بسته نظیر نگهداری قطعات در انبار و یا به هنگام انتقال قطعات بسته بندی شده از بازدارندههای فاز بخار- 3 با عنوان اختصاری VCI یا -VpCI استفاده مینمایند. برخی از آنها عبارتند از »نیتری تها« و »آمینهای حلقوی« و یا » آلیفاتیم« نسبتا فرار - دارای فشار بخار بالا - . به عنوان مثال میتوان »دیسیکلوهکسیل آمونیم نیتری ت« و »دیسیکلوهکسیل آمونیوم« را نام برد.
گاهی اوقات هم از کاغذهای آغشته به مواد بازدارنده گازی نیز، جهت بسته بندی و پیچیدن قطعات استفاده میکنند - شکل . - 1 از بازدارندههای فرار نظیز »مورفولین«، در کندانسورها و کمپرسورها استفاده میکنند. در مورد چگونگی نقش این نوع مواد بازدارنده، باید گفت که به نظر می رسد با نظریههای الکتروشیمیایی خوردگی و نتایج تجربی، موافقت کامل داشته باشند. زیرا مسلم شده که این مواد باعث کندی پدیدههای آندی و کاتدی و یا به عبارت دیگر باعث افزایش پلاریزاسیون کاتدی و آندی میشوند. در بسیاری از موارد به نظر میرسد که نقش بازدارندگی این نوع مواد، منجر به ایجاد حالت رکود میشود
شکل :1 نمونهای از کاغذ آغشته به مواد بازدارنده برای بسته بندی قطعات حساس
بازدارندهها، به دو گروه »بازدارندههای فصل مشترک« 4 و »بازدارندههای فصل مشترک-لایه« 5 دستهبندی می شوند. بازدارندههای فصل مشترک، میزان واکنش الکتروشیمیایی که در فصل مشترک فلز و الکترولیت رخ میدهند را کاهش میدهند. بازدارندگی »فصل مشترک-لایه« به وسیلهی موادی که در لایه الکترولیت حل میشود ایجاد میگردد؛ بنابراین بازدارندههای اولیه در لایهی الکترولیت موجود و ترکیب آنها تغییر ایجاد نمیکند. بازدارندههای ثانویه در فصل مشترک یا لایه الکترولیت به وسیلهی یک ماده شیمیایی یا واکنش الکتروشیمیایی تولید میشوند. بازدارنده های فاز بخار به نوع فصل مشترک-لایه تعلق دارند که در شرایط اتمسفری، دارای فشار بخار قابل ملاحظهای میباشند. وظیفهی بازدارندههای فاز بخار شامل موارد زیر است:
. تشکیل پیوند روی سطح فلز
. تشکیل یک لایه مانع ، در مقابل یونهای مهاجم [3]
شکل :2 شیوه کلی عملکرد بازدارنده های فاز بخار بصورت شماتیک.
فرایند بازدارندگی فاز بخار، دو مرحله را شامل میشود: انتقال بازدارنده به سطح فلز و فعل و انفعال بازدارنده روی سطح. هر بازدارنده فاز بخار میتواند هم به فرم مولکولی تبخیر شود و هم اینکه ابتدا تفکیک شده و سپس تبخیر گردد. آمینها بدون گسستگی به فرم مولکولی تبخیر می شوند. بعنوان مثال »سیکلوهگزیل آمین نیتریت« طی عمل تفکیک به آمید و اسید نیترو تجزیه شده و بر روی سطح فلز ته نشین میگردد. هر دو فرم مولکولی و تفکیک شده بازدارندههای فاز بخار برای ممانعت از خوردگی، به صورت فیزیکی یا شیمیایی روی سطح فلز جذب سطحی میشود.
شکل 3 مکانیزم بازدارندگی خوردگی فرایند بازدارندگی را تشریح میکند. R1 یک گروه قطبی است که روی سطح فلز جذب میشود. R2 یک گروه آبدوست است که وظیفهاش ایجاد یک لایهی مانع در برابر یونهای مهاجم خواهد بود.[3]
شکل :3 نحوه اتصال بازدارندهها به فلز مورد محافظت[3]
مواد تشکیل دهنده
بازدارندههای مورد استفاده، در عمل به ندرت دارای ترکیبات خالص است و معمولا بصورت مخلوط میباشد. برای مثال میتوان از ترکیبات حاصل از بعضی فرایندهای شیمیایی صنعتی، که البته جزء فعال آنها ناشناخته است، نام برد. محمولههای بازدارنده تجاری ممکن است علاوه بر عناصر فعال بازدارندگی، سایر ترکیبات شیمیایی نظیر شویندهها، امولسیون زداها ، حاملها - نظیر حلالها - و میکروب کشها را نیز شامل گردند. اجزای فعال بازدارندههای آلی به طور ثابت دارای یک یا چندین هترو اتم N, O, S, P یا Se است که به عنوان عامل اتصال بازدارندهها بر روی سطح فلز عمل میکنند.
