خوردگی

خوردگی چیست؟
منظور از خوردگی، تخریب تدریجی یک ماده بر اثر واکنش با محیط اطرافش است. بسیاری از مواد مهندسی شامل فلزات، سرامیک‌ها، پلیمرها و … همواره در معرض خطر خورده شدن قرار دارند. حتما بارها زنگ‌زدن فلزاتی که در معرض آب و یا هوا قرار دارند را دیده‌اید، این مثال یکی از متداول‌ترین نمونه‌های خوردگی در فلزات است. خوردگی در فلزات معمولا یک فرآیند الکتروشیمیایی است، یعنی عموما خوردگی فلزات به واسطه واکنش شیمیایی فلز با محیطش اتفاق نمی‌افتد، بلکه اغلب نتیجه وقوع زوج واکنش‌های الکتروشیمیایی و مبادله الکترون است.

انواع خوردگی
خوردگی را به روش های مختلفی طبقه بندی می کنند. دسته بندی که در ذیل آمده است بر اساس ظاهر و شکل فلز خورده شده می باشد. از این رو تنها با مشاهده فلز خورده شده می توان نوع خوردگی را مشخص نمود. برای تشخیص نوع خوردگی در اکثر موارد چشم غیر مسلح کافیست، اما در بعضی موارد نیز استفاده از ذره بین یا میکروسکوپ های با بزرگنمایی کم می تواند مفید باشد.
خوردگی یکنواخت:این خوردگی به عنوان خوردگی عمومی هم شناخته می شود ، خوردگی یکنواخت، متداولترین نوع خوردگی است که به طور یکنواخت در سطح فلز پخش میشود. این خوردگی در اثر یک واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی ایجاد می شود و باعث خراب شدن کل سطح فلز می شود. این اتفاق تا زمانی پیش میرود که فلز خراب می شود.خوردگی یکنواخت بیشترین میزان تخریب فلز را از طریق خوردگی به وجود می آورد اما قابل پیش بینی ، قابل کنترل و اغلب قابل پیشگیری است.

خوردگی موضعی:برخلاف خوردگی یکنواخت ، خوردگی موضعی بطور خاص یک منطقه از سازه فلزی را هدف قرار می دهد. خوردگی موضعی به سه نوع طبقه بندی می شود:
   خوردگی حفره ای: هنگامی که یک حفره در فلز شکل می گیرد ، معمولاً در نتیجه غیرفعال شدن ناحیه کوچکی ایجاد می شود. این ناحیه نقش آند را دارد و بخش باقیمانده فلز نقش کاتد. در نتیجه این دو قسمت، یک واکنش گالوانیک موضعی ایجاد می شود. خراب شدن این ناحیه کوچک میتواند در فلز نفوذ کند و در نهایت موجب از بین رفتن آن شود. تشخیص این شکل از خوردگی اغلب مشکل است. علت این مساله کوچک بودن اندازه خوردگی و مخفی شدن حفره توسط ترکیبات تولید شده حاصل از خوردگی است.
   خوردگی شکافی: خوردگی شکافی همانند خوردگی حفره‌ای در یک محل خاص اتفاق می افتد. این نوع خوردگی اغلب در محلهایی مانند زیر گسکت، واشرها و گیره ها اتفاق می افتد.. شرایط اسیدی یا کاهش اکسیژن در یک شکاف می تواند به خوردگی شکافی منجر شود.
   خوردگی رشته ای: این خوردگی در زیر سطح رنگی یا آبکاری شده رخ می دهد. زمانی که آب روی پوشش شکاف ایجاد میکند، خوردگی رشته‌ای با خراش کوچک در پوشش شروع می شود. این شکاف گسترش می یابد تا باعث سستی سازه شود.
   خوردگی گالوانیک:خوردگی گالوانیک، هنگامی رخ می دهد که دو فلز مختلف در یک الکترولیت خورنده در کنار هم قرار بگیرند. یک زوج گالوانیک بین این دو فلز شکل می گیرد ، که یک فلز تبدیل به آند و دیگری کاتد می شود. در این حالت فلزی که آند است زودتر از حالتی که در کنارش فلزی قرارندارد تخریب میشود. در عین حال کاتد نیز کندتر از حالت معمولی تخریب میشود.


راه های مقابله با خوردگی:
خوردگی از سه جنبه ایمنی˓اقتصادی و کاهش منابع طبیعی حایز اهمیت است.لذا کنترل خوردگی و یا ساخت تجهیزات مقاوم در برابر خوردگی روز به روز بااهمیت تر می شوند.
معمول ترین روش های کنترل خوردگی عبارتند از:
• حفاظت کاتدی و آندی:با این روش بوسیله اعمال پیوسته ولتاژ ˓خوردگی فلزات را کاهش می دهند.
• مواد کند کننده:موادی شیمیایی هستند که با اضافه کردن مقدار خیلی کمی از آنها ˓خوردگی به شکل قابل ملاحظه ای کاهش پیدا می کند.
• پوشش ها:پوشش ها را می توان به سه دسته فلزی˓آلی و معدنی تقسیم نمود.پوشش های فلزی مانند پوشش های کاتدی و آندی˓پوشش های آلی مانند رنگ ها˓لعاب ها˓لاستیک ها و پلاستیک ها و در آخر پوشش های معدنی مانند شیشه .
• انتخاب مواد مقاوم:انتخاب مواد باید بر اساس خواص و عملکرد آنها در برابر عوامل بیرونی باشد.هر ماده ای ممکن است که در کاربرد معین و مشخصی نسبت به سایر مواد مناسب تر باشد.
• طراحی مناسب تجهیزات:در طراحی باید سعی شود که از مواد مناسب جهت ساخت تجهیزات استفاده شود و تماس حداقلی با مواد خورنده پیش بینی شود.

مواد مقاوم در برابر خوردگی:

با کمک چارت  مقاومت شیمیایی (Chemical resistance Chart) می توان به مقاومت مواد مختلف در برابر مواد شیمیایی و خورنده پی برد.در زیر یک نمونه چارت مقاومت شیمیایی برای چند نمونه مواد به عنوان مثال آورده شده است.


انواع مواد قابل استفاده در ساخت  تجهیزات اندازه گیری فلو مقاوم نسبت به خوردگی:
1) PTFE: دمای ذوب بالا نزدیک به 327 درجه سانتی گراد˓مقاومت بالا در مقابل نفوذ آب˓مقاومت بالا در برابر مواد خورنده ˓اصطکاک بسیار پایین و قدرت خمش بالا نیز از مزایای این نوع پوشش می باشد.این نوع پوشش مقاومت بسیار خوبی در برابر اسید هیدروکلریک ,اسید سولفوریک ,اسید نیتریک ,بازهای قوی و دیگر حلال ها دارد.
2)PFA:دمای کاری بالا نزدیک به 180درجج سانتی گراد و عدم آزادسازی هرگونه ذره ای در سیال عبوری و مقاومت بسیار بالا در مقابل مواد خورنده از مزایای این نوع پوشش می باشد.این نوع مقاومت بسیار خوبی در برابر بازها و اسیدها مانند اسیدهیروکلریک ,اسید سولفوریک و تیزآب ها دارند .
3) Novolak :یک پوشش اسپری شونده با سطح صاف,سخت و غیرقابل نفوذ است که در مقابل خوردگی بسیار مقاوم است.یک اپوکسی ۱۰۰درصد جامد که مقاومت بی نظیری در برابر اسیدها˓بازها و مواد شیمیایی دارد.براحتی می تواند دوباره پوشش شود و یک مانع بسیار خوب جهت نفوذ آب است.
4) Ceramic:سرامیک های اکسید زیرکونیوم و اکسید آلومینیوم دو توع از پوشش هایی هستند که در گستره وسیعی از صنایع استفاده می شوند.در مواجهه با مواد شیمیایی واکنشی ندارند و مقاومت خوبی در برابر اسیدها و بازها دارند.
بسته به شرایط کاری و خورندگی سیال موردنظر ˓پوشش داخلی فلومترهای Mecon می تواند از هریک از پوشش های ذکرشده باشد.

انواع الکترودها:

1)(AISI 316)Stainless Steel:یک آلیاژ کربن-آهن که با کروم ,نیکل و مولیبدنوم ترکیب شده است.کروم یک لایه اکسید مقاوم در تماس اکسیژن ایجاد می کند و باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی این آلیاژ می شود.این جنس از الکترودها در برابر اسیدها و بازهای ضعیف ,مقاومند و در طیف وسیعی از صنایع از آب و فاضلاب گرفته تا پالایشگاه ها و پتروشیمی ها قابل استفاده هستند.
2)Hastelloy:این نوع الکترود از خانواده آلیاژهای نیکلی است که در طیف وسیعی از صنایع استفاده می شود.یکی از خصیصه های این نوع از الکترودها مقاومت بالای آن ها در برابر خوردگی در دماهای بالاست.Hastelloy یک مقاومت جامع در برابر خوردگی داردکه بخاطر وجود کروم و مولیبدنوم است.این نوع الکترودها مقاومت قابل قبولی در برابر اسیدهایی مانند اسید هیدروکلریک ,اسید سولفوریک ,اسید فسفریک ,اسید های ارگانیک و بازها دارند.
3)Tantalum: این نوع از الکترودها مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی دارند و برای سیال های خورنده بسیار مناسبند.در برابر مواد خورنده رفتاری شبیه به شیشه دارند.در اولین تماس با هوا یک لایه نازک از اکسید تنتالوم شکل می گیرد که این نوع الکترپد را در برابر مواد شیمیایی بسیار مقاوم می کند.
4)Platinum:این نوع از الکترودها مقاومت بالایی دربرابر خوردگی در رنج دماهای متفاوت دارند.پلاتینیوم فقط در برابر ترکیب اسیدهای اکسیدایز با غلظت بالا می تواند خورده شود.
5)Titanium: این نوع الکترود مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی در محیط های خشن دارند.مقاومت خوردگی این الکترودها به لایه سطحی اکسید تیتانیومی که سطح را پوشانده است ,بستگی دارد.این نوع الکترودها در مقابل اسیدهای اکسیدایز ,اسیدهای ارگانیک و بازها مقاومند.از این نوع الکترود نمی توان برای اندازه گییری اسیدهای خالص بدون اکسیدایزر استفاده کرد.
فلومترهای الکترومغناطیسی Mecon با پوشش های داخلی و الکترودهای با کیفیت از جنس های مقاوم در برابر خوردگی می توانند برای اندازه گیری سیال های بسیار خورنده استفاده شوند.

جدول مقاومت شیمیایی انواع مواد قابل استفاده در ساخت فلومترها در برابر اسیدسولفوریک با درصد غلظت های متفاوت: