خوردگی و روشهای پیشگیری از آن

خوردگی به تجزیه تدریجی یک ماده در واکنش با محیط آن اشاره دارد. بسیاری از مواد مهندسی از جمله فلزات، سرامیک ها، پلیمرها و غیره همیشه در معرض خطر خوردگی هستند. حتما بارها فلزات زنگ زده را دیده اید که در معرض آب یا هوا هستند، این یکی از رایج ترین نمونه های خوردگی در فلزات است. خوردگی در فلزات معمولاً یک فرآیند الکتروشیمیایی است، به این معنی که خوردگی فلزات به طور کلی به دلیل واکنش شیمیایی فلز با محیط آن رخ نمی دهد، بلکه اغلب در نتیجه یک جفت واکنش الکتروشیمیایی و تبادل الکترون است.

نحوه جلوگیری از خوردگی:
کنترل خوردگی از سه جنبه ایمنی، اقتصادی و کاهش منابع طبیعی حائز اهمیت است. به عنوان مثال، فرض کنید لوله ای در یک پالایشگاه به دلیل خوردگی خراب شده و نیاز به تعویض دارد. در این صورت ممکن است هزینه تعویض لوله در نگاه اول زیاد به نظر نرسد، اما در نظر داشته باشید که بستن خط تولید در هر ساعت هزاران برابر هزینه تعویض لوله را برای مرکز به همراه خواهد داشت. به همین دلیل ملاحظات اقتصادی همواره یکی از مهم ترین انگیزه های بشر برای گسترش علم خوردگی بوده است. علاوه بر جنبه های اقتصادی، تخریب ناگهانی سازه ها در اثر انواع مختلف خوردگی می تواند جان هزاران نفر را به خطر بیندازد. فروریختن پل های بزرگ در طول تاریخ به دلیل خوردگی بارها باعث سقوط و مرگ مردم شده است. از نقطه نظر خوردگی، باید مراقب بود تا از ورود آلاینده های سمی فلزات سنگین به غذا و دارو جلوگیری شود، به ویژه زمانی که از معرف های فشار بالا برای تولید غذا و دارو استفاده می شود. مواد داخلی راکتورها باید از موادی انتخاب شوند که خورده نمی شوند.

روش های جلوگیری از خوردگی چیست؟
حفاظت کاتدی
حفاظت آندی
کند کردن مواد
پوشش محافظ
طراحی مناسب دستگاه
انتخاب مواد مناسب
حفاظت کاتدی:
حفاظت کاتدی عبارت است از کاهش یا توقف خوردگی با اعمال جریان خارجی یک طرفه یا اتصال آند قربانی به فلز مورد نظر به طوری که فلز به عنوان کاتد عمل کند. حفاظت کاتدی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. امروزه از این نوع مواد شیمیایی برای حفاظت سطوح داخلی و خارجی خطوط لوله و تاسیسات زیرزمینی، کابل‌های زیرزمینی، شیرهای کانالی، مبدل‌های حرارتی، کشتی‌ها و زیردریایی‌ها، مخازن آب، اسکله‌ها، بنادر، تاسیسات دریایی و غیره استفاده می‌شود.

حفاظت آندی:
این روش بر خلاف روش حفاظت کاتدی سعی در خوردگی فلز تا حد قابل قبولی دارد. در واقع، این خوردگی اولیه برای محافظت فلز از خوردگی بیشتر ضروری است. این کار تا زمانی ادامه می یابد که یک پوسته محافظ روی سطح فلز تشکیل شود. این پوسته نازک، چسبنده و متراکم است و از خوردگی بیشتر جلوگیری می کند. این روش برای کاهش خوردگی فلزات فعال آهنی در محیط های بسیار خورنده استفاده می شود. از جمله فولادهای محافظ، فولادهای زنگ نزن آستنیتی و سایر آلیاژها در محیط هایی مانند اسید سولفوریک، اسید فسفریک، هیدروکسید سدیم و نمک های خورنده مانند سولفات آلومینیوم  و نیترات آمونیوم.

حفاظت کاتدی و آندی
مهارکننده های آندی شامل موارد زیر است:

کرومات؛
نیترات؛
ارتوفسفات ها؛
بازدارنده های فاز بخار: موادی که در اثر فشار بخار زیاد تبخیر می شوند روی سطح فلز قرار می گیرند و از فلز در برابر خوردگی محافظت می کنند. بازدارنده های فاز بخار شامل مورفولین یا هیدرازین هستند.
بازدارنده های ترکیبی: این نوع بازدارنده ها با ایجاد یک لایه نازک بر روی سطح فلز، فلز را از خوردگی محافظت می کنند. در نتیجه پتانسیل خوردگی فلز مهار شده را به ترتیب در جهت کاتدی یا آندی تغییر می دهند. یا به طور قابل توجهی پتانسیل خوردگی فلز را کم و بیش بدون تغییر باقی می گذارد.

مواد کند کننده:
کندکننده ها مواد شیمیایی هستند که وقتی به مقادیر بسیار کم در محیط های خورنده اضافه شوند، میزان خوردگی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند (یا در برخی موارد). اثر این مواد به دلیل کند شدن واکنش های آندی یا کاتدی یا در نتیجه تشکیل لایه محافظ سطحی است که مقاومت الکترولیت را افزایش می دهد. به طور کلی دو نوع کندتر وجود دارد:

کند کننده هایی که خاصیت اکسید کنندگی دارند.
کندکننده هایی که از اکسیژن محیط برای ایجاد یک لایه محافظ روی فلز استفاده می کنند.
کندرها کاربردهای گسترده ای دارند، از جمله در سیستم های آب خنک کننده (در واحدهای صنعتی و ماشین آلات)، لوله کشی، عملیات اسیدشویی و رسوب زدایی و محیط های غیرآبی (مانند دستگاه ها و واحدهای عملیاتی پالایشگاه ها و سایر صنایع شیمیایی روغن های سوخت نفتی، و غیره)، محیط های گاز یا بخار، بسته بندی و نگهداری تجهیزات و قطعات.

پوشش محافظ:

به طور کلی از پوشش ها برای ایجاد مانعی بین محیط خورنده (مانند اکسیژن هوای محیط) و سطح قطعه مورد نظر استفاده می شود. پوشش ها بسته به مکانیسم نقشی که دارند چهار عملکرد اصلی دارند.

هدف دیگر از پوشش به شرح زیر است:

از تماس با محیط با سطح مورد نظر مانند آبیاری خودداری کنید.
تماس محیط با سطح مورد نظر مانند پوشش های ارگانیک را محدود کنید.
انتشار مواد و ایجاد شرایط محافظتی یا کندی در برابر حملات مخرب به جسم مورد نظر، مانند آسترهای کرومات.
یک جریان الکتریکی محافظ مانند گالوانیزه ایجاد کنید.
به این ترتیب پوشش ها با توجه به جنس به 3 دسته تقسیم می شوند:

پوشش های فلزی؛
پوشش های ارگانیک؛
پوشش های معدنی
انتخاب مواد مناسب:
با توجه به توسعه سریع صنایع و گسترش آنها در زمینه های مختلف به ویژه در قرن اخیر، استفاده از مواد و مواد صنعتی مختلف بسیار گسترده شده است، به طوری که امروزه به منظور ساخت قطعات، ابزار و تجهیزات مورد نیاز در صنعت خودروسازی در صنایع، خطوط لوله، پل سازی، نیروگاه ها، معادن، سفینه های فضایی و غیره از انواع فلزات و آلیاژها، مواد طبیعی، چوب، بتن و سرامیک، مواد مصنوعی و سینتیک و کامپوزیت ها استفاده می شود. انتخاب هر یک از آنها با توجه به خواص و ویژگی های مربوطه و عملکرد آنها در برابر عوامل محیطی انجام می شود. به طور کلی، هر ماده ممکن است فقط در یک کاربرد خاص مناسب تر از مواد دیگر باشد. در مجموع از 116 عنصر شناخته شده حدود 80 عنصر فلزی هستند که هر کدام خواص مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی خاص خود را دارند و همچنین میزان، سرعت و رفتار خوردگی آنها در محیط ها و شرایط خاص با یکدیگر متفاوت است. .

انواع بازدارنده های خوردگی کدامند؟
بازدارنده های خوردگی به طور گسترده ای برای سرکوب یا حداقل کاهش خوردگی فلزات در زمینه های مختلف استفاده می شوند. که از بخش‌های صنعتی گرفته تا مصالح ساختمانی تا درمان‌های سطح میراث فرهنگی را شامل می‌شود. مواد شیمیایی مختلفی مانند بازدارنده های خوردگی مانند پلی فسفات ها، نیترات ها، نمک های فلز روی، بنزوتریازول، مرکاپتو بنزوتیازول، آمین ها، سیلیکات ها و کرومات ها و غیره وجود دارد.

بازدارنده های خوردگی
بازدارنده های خوردگی بر اساس نحوه محافظت از فلزات در برابر خوردگی به دو دسته طبقه بندی می شوند:

بازدارنده های کاتدی: این نوع بازدارنده ها ترکیباتی هستند که به دو صورت از احیای یون هیدروژن جلوگیری می کنند. بازدارنده های کاتدی یا سرعت واکنش کاتدی خود را کاهش می دهند و یا با رسوب دادن عناصر ساینده بر روی سطح فلز در محدوده کاتدی از آزاد شدن آنها جلوگیری می کنند.

مهارکننده های آندی: مکانیسم اثر این مهارکننده ها با افزایش پلاریزاسیون آندی همراه است. اگر به اندازه کافی به سیستم اضافه شود، مهارکننده های آندی موثر خواهند بود. اگر غلظت آنها کمتر از غلظت بحرانی باشد، سطح موثر را کاهش داده و در نهایت منجر به تشدید خوردگی موضعی می شود.