خوردگی

خوردگی

خوردگی(Corrosion)، تخریب و از بین رفتن ماده در اثر واکنش با محیط پیرامون خود می باشد. انتخاب مواد برای کاربردهای مورد نظر، بستگی به فاکتورهای مختلفی داشته که یکی از آنها مقاومت مواد در برابر پدیده خوردگی می باشد. در اکثر کاربردهای مهندسی که مقاومت شیمیایی بالایی مورد نیاز است، علاوه بر قیمت و رفتار مکانیکی ماده، مقاومت به خوردگی یکی از مهمترین فاکتورها بوده که خود متاثر از عوامل متالورژیکی می باشد.

چرا باید رخداد پدیده خوردگی در مواد را بررسی کرد؟

یکی از مباحث بسیار مهم علمی، فنی و اقتصادی که نزدیک به 100 سال است که مورد توجه دانشمندان و محققان قرار گرفته و تحقیقات بسیاری روی آن صورت گرفته است، موضوع خوردگی و به ویژه خوردگی فلزات می باشد.

خوردگی پدیده مخرب و هزینه آفرینی بوده که هر ساله موجب هدر رفتن مبالغ هنگفتی از سرمایه کشورها می شود. مصرف روز افزون مواد شیمیایی خورنده همراه با فرایندهای مختلف و بحرانی در واحدهای صنعتی، موجب افزایش رو به رشد زیان های مالی و جانی شده است.

هزینه های تحمیلی و ضررهای اقتصادی ناشی از خوردگی می تواند مستقیم و غیر مستقیم باشد.

برخی از هزینه های اعمالی مستقیم عبارتند از:

  • هزینه های سرمایه ای: تعویض قطعات اتومیبل،
  • هزینه های کنترل: تعمیر و نگهداری،
  • هزینه طراحی: پوشش های محافظ، ممانعت کننده های خوردگی و هزینه های اضافی ناشی از استفاده از آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی

علاوه بر رخداد پدیده خوردگی در صنایع و قطعات و تجهیزات صنعتی، سلامت و ایمنی انسان نیز تحت الشعاع این پدیده قرار داشته و خوردگی در قطعاتی که به سلامت و ایمنی انسان ها مربوط می باشد،به هیچ عنوان مجاز نبوده و نمی توان از آن چشم پوشید. حتی خوردگی در بخش هایی که غیر مستقیم به سلامتی انسان ها مربوط می شود نیز می بایست کنترل شود.

خوردگی

با توجه به رشد سریع جمعیت و نیاز روزافزون بشر به تولیدات صنعتی، مصرف مواد اولیه افزایش یافته و در پی آن، استخراج  و تولید مواد نیز روند صعودی داشته است. این در حالی ست که محدودیت ذخایر جهانی و کاهش تدریجی آنها به علت استخراج بی رویه، موجب افزایش قیمت و از بین رفتن منابع طبیعی شده که نگرانی ها و مخاطرات بسیاری را در آینده نه چندان دور، در پی خواهد داشت. لذا، جلوگیری از اتلاف مواد و کاهش منابع ذخیره آنها، بسیار ضروری به نظر می رسد.

امروزه که بحث انرژی، حفاظت محیط زیست و صرفه جویی مواد در صدر اولویت های ملی و جهانی قرار دارد، موضوع پایداری شیمیایی مواد در واحدهای صنعتی و قطعات مصرفی اهمیت خاصی داشته و مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است که در پی آن، دانشمدان با بکارگیری روش ها و تکنولوژی های متفاوت و انتخاب مناسب مواد در طراحی ها، درصدد یافتن راه حل های مناسب جهت نیل به این هدف هستند.

واکنش های خوردگی

خوردگی، فرایندی الکتروشیمیایی بوده و این بدان معناست که پدیده خوردگی معمولا با واکنش مستقیم فلز با محیطش رخ نمی دهد بلکه ناشی از واکنش های نیم سل-دوتایی الکتروشیمیایی می باشد.

  • نیم واکنش:

در یک نیم واکنش ، الکترون ها در یکی از جهت های واکنش قرار می گیرند:

اگر الکترون ها جز محصولات باشند (جهت راست واکنش)، به این نیم واکنش سلولی، نیم واکنش اکسیداسیون می گویند.

اگر الکترون ها جز واکنش دهنده ها باشند ( جهت چپ واکنش)، این نیم واکنش، نیم واکنش احیایی می باشد.

  • نیم واکنش آندی

کاهش وزن در واکنش آندی رخ می دهد که نمونه های آن در ذیل آمده است:

Fe(s) → Fe2+ (aq) + 2e-

Al (s) → Al3+(aq) + 3e-

2Cu (s) + H2O (l) → Cu2O(s) + 2H+(aq) + 2e-

(s): جامد

(aq): آبی

(l) : مایع

واکنش آندی

هر سه نوع این واکنش ها به دلایل زیر از نوع اکسیداسیون هستند :

1- افزایش عدد اکسیداسیون

2- تولید الکترون توسط واکنش

  • نیم واکنش کاتدی

در واکنش کاتدی:

1- کاهش عدد اکسیداسیون

2- الکترون ها توسط واکنش مصرف می شوند

مثالی در مورد واکنش کاتدی، احیا دو یون هیدروژن و تبدیل شدن به دو مول گاز هیدروژن می باشد.

2H+ (aq) + 2e- → H2(g)

این واکنش غالب در محیط های اسیدی می باشد. شکل زیر شماتیک واکنش احیایی فوق را نشان می دهد.

واکنش کاتدی معمول دیگر، احیا اکسیژن محلول به یون هیدروکسیل بوده که در محلول های بازی و خنثی رخ می دهد:

O2(g) + 2H2O +4e- → 4OH-

واکنش کاتدی

  • واکنش الکتروشیمیایی دو طرفه

روی سطح فلزی، واکنش های آندی و کاتدی در مکان های مختلف رخ می دهد. شکل زیر، رفتار سطح آهنی غوطه ور در محیط محلول اسید را نشان می دهد. اتم های آهن به شکل Fe2+ وارد محلول شده، دو الکترون تولیدی توسط این نیم واکنش در جای دیگر روی سطح مصرف شده و دو یون هیدروژن را به مولکول H2 تبدیل می کند.

واکنش آندی: Fe → Fe2+ + 2e-

واکنش کاتدی: H+ + 2e- → 2H2

____________________________________

واکنش کلی: Fe + 2H+ → Fe2+ + H2

واکنش الکتروشیمیایی دوطرفه

سه نکته مهم در بررسی خوردگی الکتروشیمیایی

1- pH

اندازه گیری میزان اسیدیته (یا درجه قلیایی بودن) یک محلول را گویند که به صورت رابطه زیر بیان می شود:

pH = -log[H+] = log1/[H+]

که [H+] غلظت یون هیدروژن در محلول است. محلول های خنثی pH برار 7.0 داشته در حالیکه محلول های اسیدی  کمتر از 7.0 بوده و محلول های قلیایی (باز)، pH بزرگتر از 7 دارند. بیشتر محلول ها، pH بین 0 تا 14 داشته اما مقادیر کمتر و بیشتر نیز ممکن می باشد. به عنوان مثال pH اسید هیدروکلریک 12 مولار برابر با 1.1 - است.

غلظت یون هیدروژن و یون هیدروکسیل در محلول های آبی با واکنش زیر مرتبط است:

Kw = [H+][OH-] = 1.0 × 10

که Kw ثابت یونیزاسیون آب است.

2- قانون فارادی Faraday’ Law

پدیده خوردگی شامل انتقال بار یا جرم در فصل مشترک فلز-محلول می باشد. واحد بار کلمب ، واحد جرم، گرم بوده که از تعداد اکی والان گرم های فلز از دست رفته و وزن اکی والان فلز بدست می آید:

F = 96500C/ equivalent

بنابر قانون فاراده، جرم فلز خورده شده برابر است با :

W = ItA/nF

I = جریان بر حسب آمپر

t= زمان بر حسب ثانیه

A = وزن اتمی فلز

n= تعداد اکی والان منتقل شده بر حسب مول فلز

3- واحدهای بیان سرعت خوردگی

واحدهای معمول بیان دانسیته جریان خوردگی، عبارتند از میکرو آمپر بر سانتی متر مربع، میلی آمپر بر سانتی متر مربع و امپر بر مترمربع. گاهی سرعت خوردگی را به صورت نرخ نفوذ یکنواخت بیان می کنند. واحدهای آن برابر است با ipy( اینچ در سال)، ، اینچ در ماه، و مایل در سال (1 مایل = 0.001 اینچ).

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

E.E. Stansbury, R.A. Buchanan, Fundamentals of Electrochemical Corrosion, ASM International,2000

 

 

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است

خوردگی در منیزیم و آلیاژهای آن خوردگی در منیزیم و آلیاژهای آن (Corrosion of Mg and Mg alloys) از مهمترین مباحث کاربردی در باره این فلز است. منیزیم یکی از سبک ترین فلزات با چگالی 1.7 گرم بر سانتی متر مکعب و شبکه کریستالی شش وجهی می باشد. حدود 2% از پوسته زمین از عنصر منیزیم تشکیل شده و آب دریا نیز یکی از منابع تقریباً بی پایان آن می باشد. این عنصر در سال 1808 کشف شده است اما تا سال 1920 تنها کاربرد آزمایشگاهی داشت و در سالهای بعد با شناخته شدن ...
مشاهده
انواع خوردگیچهارشنبه 03 دي 1393
چرا باید رخداد پدیده خوردگی در مواد را بررسی کرد؟ یکی از مباحث بسیار مهم علمی، فنی و اقتصادی که نزدیک به 100 سال است که مورد توجه دانشمندان و محققان قرار گرفته و تحقیقات بسیاری روی آن صورت گرفته است، موضوع "خوردگی" و به ویژه خوردگی فلزات می باشد. خوردگی پدیده مخرب و هزینه آفرینی بوده که هر ساله موجب هدر رفتن مبالغ هنگفتی از سرمایه کشورها می شود.مصرف روز افزون مواد شیمیایی خورنده همراه با فرایندهای مختلف و بحرانی در واحدهای صنعتی، ...
مشاهده
آزمایشات خوردگیچهارشنبه 03 دي 1393
آزمایشات خوردگی آزمایشات خوردگی (Corrosion Tests) جهت بررسی رفتار خوردگی مواد وقتی که در معرض محیط های خورنده قرار می گیرند و به منظور جلوگیری از اتلاف مواد و صرفه جوبی منابع انجام می شود. هر ساله هزاران آزمایش خوردگی انجام می شود که متاسفانه به دلیل انجام ناصحیح  و یا ارائه گزارش اشتباه، اطلاعات بدست آمده از آن گمراه کننده می باشد. در آزمایشات خوردگی دو تکته حائز اهمیت است: 1- اعتبار (reliability) و 2- قابل تکرار بودن (reproducibility) ...
مشاهده
خوردگی برنج های آلیاژیچهارشنبه 03 دي 1393
خوردگی برنج های آلیاژی خوردگی برنج های آلیاژی (brass alloys corrosion) در محیط های مرطوب و دارای اکسیژن اتفاق می افتد. شایع ترین نوع خوردگی در مورد آلیاژهای برنج ، ترک خوردگی تنشی ( ترک خوردگی فصلی ) است. برنج ‌های α در شرایط کارسرد شده و با داشتن بیش از 15%  روی وقتی که در محیط مرطوب و دارای اکسیژن ، در معرض مقدار کمی آمونیاک قرار گیرند ، مستعد خوردگی تنشی می‌ باشند. ترک‌ خوردگی تنشی که در برنج &alph ...
مشاهده
خسارت هیدروژنیچهارشنبه 03 دي 1393
خسارت هیدروژنی (Hydrogen Damage) خسارت هیدروژنی ( ( Hydrogen Damage یک اصطلاح کلی است که دلالت بر خسارت مکانیکی وارد شده به فلز در اثر وجود و یا واکنش با هیدروژن دارد. خسارت هیدروژنی را می توان به چهار گروه مشخص تقسیم‌بندی نمود: تاول زدن هیدروژنی ( Hydrogen Blistering ) تردی هیدروژنی ( Hydrogen Embrittlement ) دکربوره شدن  Decarburization ) ) خوردگی هیدروژنی ( Hydrogen Attack ) تاول زدن در اثر هیدروژن ناشی از نفوذ هی ...
مشاهده
تردی هیدروژنیچهارشنبه 03 دي 1393
تردی هیدروژنی Hydrogen Embrittlement تردی هیدروژنی (Hydrogen Embrittlement) برخلاف تاول زدن هیدروژنی دارای مکانیزم صحیح و دقیقی نیست. علت اصلی در هر دو مورد یکسان بوده و به واسطه نفوذ هیدروژن اتمی به داخل ساختمان فلزی می‌باشد. در مورد تیتانیوم و فلزاتی که تمایل زیادی به تشکیل هیدرید دارند، هیدروژن حل شده تشکیل ترکیبات ترد هیدرید می‌دهد. در فلزات دیگر، مثل آهن و فولاد، واکنش بین هیدروژن حل شده و فلز کاملا روشن نشده است. شواهد نشان ...
مشاهده
مکانیزم های مقاومت به خوردگی در فولاد زنگ نزن مکانیزم های مقاومت به خوردگی در فولاد زنگ نزن (Corrosion Protection Mechanisms of stainless steel) با لایه پسیو ارتباط تنگاتنگی دارد و در واقع فولادهای زنگ نزن مقاومت به خوردگی را مدیون لایه پسیو نازک روی سطح هستند. لایه پسیو مانعی فیزیکی میان فولاد و محیط خورنده ایجاد کرده و ضخامتی به اندازه 20 تا 30 انگستروم از جنس اکسید کروم هیدراته دارد که به شدت چسبناک بوده و در برابر حمله های شیمیایی مقاوم اس ...
مشاهده
خوردگی فولاد زنگ نزن آستنیتی ‌خوردگی فولاد زنگ نزن آستنیتی (Corrosion of Austenitic Stainless Steel) مساله حائز اهمیتی می باشد. مقاومت این فولادها از تمامی فولادهای زنگ نزن بیشتر بوده و در محیط‌ های صنعتی و محلول ‌های اسیدی بیشترین مقاومت را دارند. در شرایط طبیعی سطح صیقلی و براق این فولادها به همان صورت باقی می‌ماند، اما اگر شرایط خوردگی شدیدتر شود (مثلا دمای بالاتر و اسیدهای قوی‌تر) عناصر آلیاژی بیشتری نسبت به نوع 30 ...
مشاهده
خوردگی فولاد زنگ نزن فریتی خوردگی فولاد زنگ نزن فریتی (Corrosion of ferritic Stainless Steel)  به میزان کروم آن بستگی دارد. به‌ طور کلی فولاد های زنگ نزن فریتی سختی‌ پذیر نبوده و در شرایط تابکاری شده بهترین مقاومت به ‌خوردگی را دارند. با افزایش مقدار کروم مقاومت به‌ خوردگی این آلیاژ ها افزایش می‌یابد، در آلیاژ هایی با 28-23% کروم، اگر عملیات حل‌سازی– تابکاری انجام شود بهترین مقاومت به ‌خوردگی را خو ...
مشاهده
خوردگی فولاد زنگ نزنچهارشنبه 03 دي 1393
خوردگی فولادهای زنگ نزن خوردگی فولادهای زنگ نزن (Corrosion  of Stainless Steel) مساله بسیار مهمی در کاربری آنها می باشد. فولادهای زتگ نزن ، فولادهای آلیاژی کروم دار بوده که به علت مقاومت به خوردگی مناسب آنها در محیطهای آبی، استفاده وسیعی دارند. کروم محدوده آستنیت را تنگ تر کرده در حالی که محدوده فریت را گسترش می دهد. هنگامی که مقدار کروم بیشتر از 11% باشد،این عنصر پسیویته‎ آلیاژهای آهنی را افزایش داده و سبب بهبود مقاومت به خوردگی و اک ...
مشاهده
خوردگی فولاد زنگ نزن آستنیتی-فریتی (دوفازی) خوردگی فولادهای زنگ نزن آستنیتی – فریتی (دو فازی) (Corrosion of Duplex Stainless Steels) در بیشتر محیط هایی که فولادهای آستنیتی استاندارد استفاده می شوند، پایین بوده که این نتیجه وجود کروم بالا بوده که در حضور اسیدهای اکسنده مفید هستند. وجود کروم، مولیبدن و نیتروژن نسبتا بالای آنها، مقاومت خوبی به حفردار شدن و خوردگی شیاری در محیط های کلریدی ایجاد می کند و از طرف دیگر ساختار دو فازی آنها در برا ...
مشاهده
خوردگی فولاد زنگ نزن مازتنزیتی خوردگی فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی (Corrosion of Martensitic Stainless Steels) در مقایسه با فولادهای زنگ نزن فریتی و آستنیتی، متفاوت بوده و مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی نسبتا ضعیف تر است. بیشتر فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی فقط دارای حداقل کروم، 12%، می‌باشند که برای رویین شدن در هوای مرطوب لازم است، اگر کروم بیشتری اضافه شود، تشکیلفریت راحت‌تر خواهد بود، البته به قیمت از بین رفتن آستنیت که ب ...
مشاهده
خوردگی آلیاژهای آلومینیم بررسی خوردگی آلیاژهای آلومینیم (Corrosion of aluminium Aloys) مستلزم بررسی طبیعت شیمیایی آلومینیم است. آلومینیم فلز فعالی است که مقاومت آن به خوردگی به پسیو شدن با لایه سطحی محافظ بستگی دارد. در محلول های آبی، شرایط ترمودینامیکی که تحت آن لایه رشد می کند معمولا با دیاگرام پتانسیل – pH پوربه نمایش می دهند. این نمودار نشان می دهد که آلومینیم تنها در محدوده  برابر با 4 pHتا 9 پسیو است. اکثر آلیاژهای آلومینیم مق ...
مشاهده
تقویم نمایشگاه های بین المللی سال 1396
نمایشگاه به عنوان يكی از مهمترين بخش های تجاری و اقتصادی ایران با بهره مندی از ف ...بیشتر
شانزدهمین نمايشگاه بين المللی تجهيزات و تاسيسات سرمايشی و گرمايشی اصفهان
عنوان: شانزدهمین نمايشگاه بين المللی تجهيزات و تاسيسات سرمايشی و گرمايشی اصفهان ...بیشتر
گزارش حضور شرکت پاکمن در نمایشگاه تاسیسات شیراز-آبان 96
چهاردهمین نمایشگاه تاسیسات سرمایش و گرمایش شیراز -آبان 96 با حضور تعدادی از شرکت ...بیشتر
نشست تخصصی تکنولوژی نوین در سیستم های گرمایش مرکزی برگزار شد
نشست تخصصی شرکت پاکمن در نمایشگاه تاسیسات -آبان ماه 96 در آمفی تئاتر نمایشگاه بی ...بیشتر
چهاردهمین نمایشگاه بین المللی تاسیسات و تجهیزات سرمایش و گرمایش شیراز-آبان ماه 96
عنوان : نمایشگاه بین المللی تاسیسات و تجهیزات سرمایش و گرمایش شیراز 96 چهاردهمین ...بیشتر
نشست تخصصی تکنولوژی نوین در سیستم های گرمایش مرکزی با محوریت بویلر چگالشی
عنوان: نشست تخصصی تکنولوژی نوین در سیستم های گرمایش   مرکزی با محوریت بویلر ...بیشتر
شانزدهمین نمايشگاه بين المللی تاسيسات و سیستم های سرمايشی و گرمايشی- آبان 96
عنوان: شانزدهمین نمايشگاه بين المللی تاسيسات و سیستم های سرمايشی و گرمايشی ...بیشتر
گزارش حضور شرکت پاکمن دراولین روز برگزاری شانزدهمین نمایشگاه تاسیسات و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران-آبان 96
شانزدهمین نمایشگاه تاسیسات و سیستم های سرمایشی و گرمایشی تهران -آبان 96 با حضور ...بیشتر
گزارش اولین روز برگذاری شانزدهمین نمایشگاه ساختمان و سیستم های سرمایشی گرمایشی اراک-شهریور 96
شانزدهمین نمایشگاه ساختمان و سیستم های سرمایشی گرمایشی اراک با حضور تعداد ز ...بیشتر
گزارش اولین روز برگزاری هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران-مرداد 96
هفدهمین نمایشگاه بین المللی صنعت ساختمان تهران  با حضور تعداد زیادی از شرکت ...بیشتر
افتتاح کارخانه ایران خودرو با بویلر های شرکت پاکمن
کارخانه خودروسازی "ایران خودرو" کرمانشاه با حضور معاون اول رییس جمهور ...بیشتر
راندمان بویلر
شاخص های مؤثر در محاسبات راندمان بویلر، یکی از اساسی ترین ضوابط مؤثر در ارتقا سط ...بیشتر
کتاب موتورخانه بخار شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: موتورخانه بخار/ ق ...بیشتر
مقررات ملّي ساختمان ايران مبحث نوزدهم
دانلود فایل PDF مقررات ملی ساختمان ایران-مبحث نوزدهم-صرفه جویی در مصرف انرژی ...بیشتر
راه اندازی سختی گیر نیمه اتوماتیک رزینی
دستور العمل راه اندازی سختی گیر های نیمه اتوماتیک رزینی سختی گیرهای رزینی از ...بیشتر
جانمایی بویلر در موتورخانه
براي عملکرد مناسب بويلرها و تجهيزات وابسته بايد فضاي کافي را در موتورخانه به آن ...بیشتر
کتاب انتخاب بویلر شرکت پاکمن
سرشناسه: میرزازاده، قربانعلی، 1325 عنوان و نام پدید آور: انتخاب بویلر/ قرب ...بیشتر
مراحل آموزش و نگهداری دیگ های بخار سیار
مقدمه از دیرباز استفاده از تجهیزات مولد بخار در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت ...بیشتر
معرفی کتابچه دیگ آبگرم شرکت پاکمن
راه اندازی آموزش و بهره برداری از   Hot Water Boilers   ...بیشتر
معرفی کتابچه موتور خانه استخر
نام مقاله: کتابچه موتور خانه استخر نام نویسنده: دپارتمان پژوهش شرکت پاکمن ...بیشتر
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار
دستور العمل نصب، نگهداری و راه اندازی بویلر بخار براي استفاده بهينه از بویلر ...بیشتر