بازرس خوردگی باشید(جلسه سوم)

کاربر گرامی ضمن مرور بر قسمت های گذشته مطالب جدید راهم به حضورتان تقدیم میکنیم.

۳- خوردگی در محیط­های آبی

۳-۱- آب­های طبیعی

آب­های طبیعی شامل آبهای سطحی، رودخانه­ها، آب دریا، چاه و …. می­باشند.

این آبها حاوی مقادیر مختلفی از نمک­ها و سایر ترکیبات هستند که نوع و مقدارشان بستگی به نوع زمین و محل استخراج آب دارد.

۳-۱-۱- عوامل مؤثر روی خوردگی آب­ها:

نوع و مقدار جامدات، گازها، یونهای حل شده، pH و باکتریها از جمله عوامل موثر بر خوردگی آب­ها می­باشند.

الف) تأثیر pH :

pH به غلظت H⁺ یا OH^– محلول بستگی داشته و در واقع اسیدی یا قلیایی بودن آن را نشان می­دهد.

pH آب کاملاً خالص در ۲۵ درجه سانتیگراد برابر ۷ است.

pH آبهای طبیعی معمولاً بین ۶ تا ۹٫۵ است و در ایران معمولاً بین ۶٫۵ تا ۸ می­باشد.

سرعت و مقدار خوردگی اکثر فلزات به pH بستگی دارد. ولی فلزات نجیب

مثل طلا و پلاتین در تمام محیط­های قلیایی، خنثی و اسیدی پایدار بوده و

دچار خوردگی نمی­شوند. در مقابل فلزات فعال مثل Zn, Al, Mg هم در محیط­های اسیدی قوی و هم بازی قوی دچار خوردگی می­شوند.

اکسیدهای اکثر فلزات در محیط­های اسیدی محلول بوده ولی در محیط­های قلیایی نامحلول هستند.

خوردگی در محیط­های آبی قلیایی قوی و اسیدی با آزاد شدن هیدروژن و در محیط خنثی و کمی قلیایی با آزاد شدن OH^– همراه است.

ب) تأثیر نمک­های محلول

اثر نمک­های محلول در آب طبیعی به نوع و غلظت آنها بستگی دارد. برخی یونها مثل یون کلر (CL^–) و SO₄ ^2- سبب تشدید خوردگی و یونهایی مانند کربنات (CO)، بی­کربنات (^– HCO₃) وکلسیم (Ca²⁺) سبب تقلیل خوردگی می­شوند. یونهای تشدید کننده خوردگی را مهاجم (خورنده) و یونهای کاهش دهنده خوردگی را بازدارنده می­نامند.

یونهای بازدارنده باید مقدارشان بیشتر از اکسیژن محلول در آب باشد تا بتوانند از خوردگی اکسیژن ممانعت کنند.

یونهای مهاجم معمولاً سبب تخریب لایه­های محافظ تشکیل شده روی سطح فلز شده و یا کلاً از تشکیل آنها جلوگیری می­کنند.

اینگونه یونها مانند کلراید قادرند لایه­های روئین تشکیل شده بر روی فلزاتی مانند فولادهای زنگ نزن را شکسته و سرعت خوردگی را به شدت افزایش دهند.

در مقابل، یونهای بازدارنده­ای مثل کربنات­ها با تشکیل رسوب کربنات کلسیم، سرعت خوردگی را کاهش می­دهند. نحوه تشکیل رسوبات محافظ مختلف است. به­عنوان مثال، رسوب کربنات کلسیم از دو طریق تشکیل می­شود. نخست، ممکن است درصورت وجود محلول فوق اشباع کربنات کلسیم، رسوب کربناتی در سطوحی که با این آب در تماس هستند تشکیل شود. در حالت دیگر، از یک محلول اشباع نشده نیز می­تواند در شرایط تعادلی رسوب تشکیل شود. در این حالت، قلیائیت ایجاد شده از واکنش کاتدی احیای اکسیژن سبب تشکیل رسوب می­گردد.

از بین یون­های مهاجم، یون کلراید پتانسیل بالایی در تشکیل خوردگی دارد. به­طوری­که در بسیاری از موارد، مقدار کلراید موجود در آب معیاری از پتانسیل خوردگی آن است.

ج) تأثیر گازهای محلول در آب

از بین گازهای محلول در آب­های طبیعی اکسیژن (O₂) و دی­اکسیدکربن (CO₂) بیشتر مطرح هستند.

CO₂ در آب با تشکیل اسیدکربنیک (H₂Co₃) منجر به کاهش pH و افزایش خوردگی می­شود. اکسیژن نیز در خوردگی­های حفره­ای نقش مهمی بازی می­کند. ورود اکسیژن و CO₂ به آب در هنگام عبور از هوا صورت می­گیرد.

در هنگام عبور آب از هوا نیتروژن نیز در آن محلول می­شود که اثر مستقیمی روی واکنش­های خوردگی ندارد.

نقش اکسیژن

اکسیژن از دو طریق روی واکنش­های خوردگی آب تاثیر می­گذارد.

۱٫واکنش خوردگی را تسریع کرده و سرعت خوردگی را افزایش می­دهد.

۲٫در غلظت­های بالا و شرایط مساعد سبب ایجاد لایه رویین در سطح فلز شده و خوردگی را کاهش می­دهد. در این شرایط به­عنوان پلاریزه کننده آندی یا روئین­کننده شناخته می­شود.

تقریباً تمام فلزات به استثنای طلا، در تماس با هوای خشک یا اکسیژن با یک لایه سطحی پوشیده می­شوند. پایداری این لایه محافظ در آب به کیفیت آب و خواص لایه بستگی دارد.

وقتی غلظت اکسیژن در حد معمول باشد، تعدادی از فلزات مثل فولادهای زنگ نزن در آب رویین شده و یک حفاظت آندی ایجاد می­شود. اگر غلظت اکسیژن کم باشد (به ویژه در شیارها)، این مواد فعال شده و حل می­شوند.

مشابه این حالت برای آهن نیز ایجاد می­شود. در غلظت­های خیلی بالای اکسیژن، آهن رویین می­شود یعنی با حفاظت آندی از آن محافظت می­شود.

افزایش دما و کاهش فشار به­طور کلی منجر به کاهش مقدار گازهای محلول در آب می­شوند.

نویسنده:مهندس محمد رضا رضایی

 

ادامه جلسات را در روزهای آتی تقدیم می نماییم.