حفاظت از خوردگی سطوح فلزی
از منظر محیط زیستی، پدیده خوردگی یک پدیده طبیعی است که برای حفظ تعادل طبیعت ضروری است. خوردگی یک تراز کننده عالی مواد مهندسی است زیرا سعی می کند فلز را به پایدارترین شکل خود بازگرداند. با این حال، از دیدگاه یک متخصص و مهندس، خوردگی می تواند به عنوان یک حمله مخرب برای فلز دیده شود. با این حال، تخریب سازه های فلزی توسط واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی رخ داده در طبیعت ایجاد می شود. این پدیده باعث خسارت قابل توجهی می شود که منجر به تلفات بسیاری از قبیل کاهش بهره وری و افزایش هزینه تعمیر و نگهداری، تعویض و بازسازی شود. بطور کلی تاثیر خوردگی از سه جنبه اقتصادی، ایمنی و محیط زیستی مورد توجه قرار میگیرد. ساخت سازه های فراساحلی مستلزم سرمایه‌گذاری‌های بسیار عظیمی هستند که در سرتاسر جهان قرار می‌گیرند. علاوه بر این، اکثر سازه‌های دریایی در آب‌های عمیق قرار می‌گیرند و لذا، بزرگ‌تر، پیچیده‌تر و گران‌تر هستند. بنابراین کنترل خوردگی در سازه های فراساحلی برای حفاظت از تولیدات نفت و گاز، ایجاد مناطق کار و زندگی ایمن و جلوگیری از آسیب احتمالی به محیط زیست، مسئله ای ضروری است. در این مقاله و با اشاره به استاندارد NACE SP0108 ، سازه‌های فراساحلی شامل سازه‌های فلزی دریایی مانند سکوهای با پایه ثابت، سکوهای پایه کششی (TLP) ، سازه های نیمه شناور، سکوهای آهنی و کشتی های ذخیره سازی و تخلیه تولید شناور (FPSOs) هستند.
خسارت وارده به محیط زیست ناشی از خرابی یک سازه به وسیله هیچ هزینه اقتصادی توجیه پذیر نخواهد بود. این هزینه، شامل هزینه تمیز کاری و جریمه های نظارتی و اجرایی نمی شود که مستقیماً بر امور مالی یک شرکت تأثیر بگذارد.
عوامل موثر بر پدیده خوردگی
مهم ترین عوامل محیطی یاد شده موثر بر خوردگی فلزات عبارتند از:
1-درجه حرارت
در حالت کلی، بالا رفتن درجه حرارت باعث تسریع واکنش های شیمیایی می شود. بنابراین با بالا رفتن درجه حرارت، سرعت خوردگی افزایش می یابد. آزمایشات نشان می دهد به طور معمول هر 10 درجه سانتیگراد افزایش درجه حرارت، سرعت واکنش که منجر به خوردگی می شود را دو برابر می کند که البته این در این قاعده استثنائات زیادی دارد.
2-سرعت حرکت سیال
سرعت بالای حرکت سیال باعث آسیب به لایه های حفاظتی اولیه ای که بر روی سطح فلز تشکیل شده است می گردد که در نهایت منجر به خوردگی فلز می شود.
در نهایت حرکت محلول خورنده باعث می گردد که اکسیژن با سهولت بیشتری به سطح فلز رسیده و لذا سرعت خوردگی فلز در شرایطی که در تماس با محلول های در حال حرکت است نسبت تماس با محلول ساکن، بیشتر است.
3-تنش
قطعات فلزی مادامیکه در محیط های خورنده، تحت تنش های کششی قرار می گیرند، دچار پدیده ترک خوردگی شده و از همین نقاط به دلیل خوردگی، تخریب می گردند.
4-غلظت اکسیژن و اکسیدکننده ها
میزان اکسیژن حل شده در محلول های آبی، از مهمترین عوامل تاثیرگذار در میزان خوردگی می باشد که با افزایش مقدار اکسیژن و اکسیدها ، خوردگی به طور مستمر تسریع می گردد.
5-جنس ماده
از مهمترین عوامل تاثیرگذار بر میزان خوردگی فلزات، نوع فلز و آلیاژی است که در محیط خوردنده قرار می گیرد. عموما تمام نایکنواختی ها اعم از نایکنواختی های مکانیکی، شیمیایی و یا متالوژیکی می تواند منشا خوبی برای آغاز پدیده خوردگی باشد. لذا استفاده از فلزان با یکنواختی بیشتر باعث کنترل خوردگی و کاهش آن می شود.
6-شرایط سطحی فلز
شرایط سطحی فلزات تاثیر مستقیم بر روی سرعت خوردگی دارد به طوریکه سطوح صیقلی و تمیز در مقایسه با سطوح زبر و خشن بسیار کمتر می باشد.
روش های جلوگیری از خوردگی فلزات
1-انتخاب صحیح نوع فلز و آلیاژ
ساده ترین روش جلوگیری از خوردگی، دقت در انتخاب نوع آلیاژ و فلز است که میتوان براحتی از یک فلز مقاوم در برابر خوردگی مانند آلومینیوم یا فولادهای ضد زنگ استفاده نمود. فلزات و آلیاژهای مختلف بسته به کاربرد آنها، می‌تواند تغییر یافته و در نتیجه نیاز به استفاده از ادوات حفاظتی در برابر خوردگی کاهش می یابد.
2-تغییر در محیط خورنده
یکی از روش های متدوال جهت جلوگیری از خوردگی، تغییر در محیط خورنده با هدف تقلیل و کاهش خوردگی است. پارامترهای تغییر محیط بشرح زیر می باشنددما
- میزان غلظت اکسیژن
- تغییر سرعت
- تغییر غلظت
- تغییر ترکیب
- تغییر میزان رطوبت
3-استفاده از بازدارنده ها و پوشش های محافظتی
محافظت از سازه های فلزی نیز در برابر محیط های خورنده از قبیل مواد شیمیایی، اشعه UV و ... نیاز به یک لایه حفاظتی قوی دارد. برای محافظت از این نوع سازه ها در برابر خوردگی، ضمن انجام اقدامات مرتبط با حفاظت کاتدیک، استفاده از بنیان های اپوکسی انتخاب رایج تری است.
پوشاندن سطوح فلزی با استفاده از پوشش های پایه اپوکسی می تواند از خوردگی فلزات جلوگیری نموده و عمر سازه فلزی را افزایش دهد. عملکرد این پوشش ها بصورتی است که از انتقال بارهای الکتروشیمیایی از محلولی که باعث خوردگی می شود به فلز زیرآیند جلوگیری نماید. شرکت صنایع شیمی ساختمان آبادگران تولید کننده گونه های مختلف پوشش های اپوکسی است که هریک می تواند به نوعی از خوردگی سطوح فلزی جلوگیری نماید. از جمله این مواد میتوان به زینک ریچ اپوکسی ABADUR-201 و پوشش اپوکسی توانمند ABADUR HP-350 اشاره نمود که هریک بسته به نوع کاربری می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
پوشش اپوکسی توانمند ABADUR HP-350، یک رنگ اپوکسی دو جزئی برپایه پلی آمین اصلاح شده جهت محافظت از انواع سطوح می‌باشد. طراحی این ماده به نحوی صورت پذیرفته که امکان استفاده در سطوح مرطوب را داراست. همچنین استفاده از این محصول در زیرآیندهای فلزی نیازی به اجرای پرایمر ندارد. ABADUR HP-350 در مخازن حاوی مواد شیمیایی، فاضلاب و محیط‌هایی که علاوه بر مقاومت چسبندگی و شیمیایی بالا نیاز به مقاومت سایش مناسب نیز دارند قابل استفاده می باشد.
ماده ABADUR-201 یک پوشش زینک ریچ اپوکسی سخت شونده با هاردنر پلی آمید با مقاومت عالی در برابر آب، شرایط جوی و سایش می باشد. با توجه به ایجاد حفاظت کاتدی، 201 عملکرد بسیار مناسبی روی سازه های فلزی، ماشین آلات، لوله ها و سطوح بیرونی مخازن در صنایع پتروشیمی، پالایشگاه ها، کاغذسازی و تصفیه خانه ها دارد. با اکثر پوششهای رویه آلی سازگار بوده و مانند تمامی پرایمرها به تنهایی جهت ABADUR-201 سرویس دهی مستغرق در محلول های اسیدی و قلیایی مناسب نیست.
4-حفاظت کاتدیک
زمانی که دو فلز با ماهیت مختلف در یک محیط الکترولیت خورنده قرار می گیرند، خوردگی فلزات اتفاق می افتد. این مشکل علی الخصوص برای فلزات در مجاورت آب دریا رخ می دهد. بطور معمول زمانیکه دو فلز متفاوت در مجاورت خاک مرطوب قرار گیرند دچار مشکل خوردگی شده، به همین علت، پدیده خوردگی گالوانیزه غالبا برای سازه های استفاده شده در صنایع دریایی مانند کشتی ها و سکوهای دریایی و همچنین خطوط لوله نفت و گاز اتفاق افتاده که خسارت زیادی با آنه وارد می کند. در این بین، روش حفاظت کاتدیک یک روش حافظتی مناسب است که در واقع با تبدیل آیتم های ناخواسته آنودیک (فعال) بر روی سطوح فلز به سایت های کاتدی (غیرفعال) با استفاده از یک جریان متضاد عمل می نماید. این جریان متضاد باعث آزاد شدن الکترون ها شده و اتصال آنها به سمت پتانسیل کاتد های محلی را محقق می سازد.
