خوردگی چیست ؟


قطعات فلزی یا آلیاژهایی که در ساختاری مانندلوله گاز بکار گرفته شده است در اصل بصورت سنگها معدنی وکانی بوده است که این سنگ آهن پس از عملیات پیچیده ایی استخراج –تصفیه – تغلیظ و.........گردیده وبصورت لوله درآمده و در صنایع بکار گرفته شده است

خوردگی فلزات
خوردگی فلزات

هر کس کو دور مانداز اصل خویش      ***      باز جوید روزگاروصل خویش

 

این ساختار (لوله گاز )بتدریج دستخوش تحول وتطور گردیده وبه اصطلاح خورده میشود یعنی لوله براثر محیطهای خورنده اعم از آب – خاک –هواو.....زنگ زذه وبصورت اکسید آهن که همان سنگ آهن اولیه است در میآید .
یکی از طرق انتقال گاز طبیعی استفاده از خطوط لوله فولادی میباشد که جهت ایمنی بیشتر در مقابل ضربه های مکانیکی معمولاشبکه های انتقال گاز رادرزمین مدفون مینمایند اما این عمل پدیده زنگ زدگی یا بعبارت دیگر خوردگی را پیش میآورد لذا در نگاه اول این طرز انتقال مناسب بنظر نمیرسد امابا استفاده ازتکنیک های متعددکه یکی ازموفق ترین انها سیستم حفاظت کاتودیک میباشد میتوان از پوسیدگی شبکه های گازرسانی جلوگیری نمود
خوردگی عبارت است از انهدام وفساد وتغییر ودگرگونی در خواص ومشخصات مواد (عمدتافلزات )بعلت َواکنش آنها با محیطاطراف البته باید توجه داشت همه محیطها خورنده هستند اما با شدت وقدرتهای متفاوت .
علم خوردگی یکی از مباحثی است کهدر اثر گذشت زمان توجه بیشتری بدان میشود ودر بسیاری از کشور های پیشرفته جهان انجمن ها ومراکز پژوهشی وصنعتی وجود دارند که در این مبحث مطالعات وتحقیقات وسیعی دارند و براساس نتایج حاصل استانداردهای ومقررات ویژه ای در زمینه مبارزه با خوردگی تدوین می نمایند وبر اساس گزارشهای منتشر شده این مراکز آماری های حیرت آوری از زیانهای سنگین جانی واقتصادی که ناشی از سهل انگاری وناآگاهی از این پدیده در صنعت وجود دارد .
پدیده خوردگی تنوع گسترده ای دارد که برای جلوگیری از آن در هر شرایط خاص روش معینی میبایست بکار گرفته شود .
خوردگی را نمیتوان بطور کامل مهار ولی میتوان آن رابه سیستم دیگر انتقال داده وعمر سازه (مثلا شبکه گاز رسانی )را طولانی تر نمود.

پوسیدگی لوله
پوسیدگی لوله


دلایل اهمیت خوردگی

پوسیدگی لوله
پوسیدگی لوله


دلایل اهمیت خوردگی بخصوص در شبکه های گاز رسانی (خطوط لوله ) را میتوان به اختصار به شرح ذیل بیان نمود :
1-معضل خوردگی می تواند موجب صدمات جانی شدید گردد .
2-  معضل خوردگی می تواند موجب به خطر افتادن ایمنی در کار کردد .
3-معضل خوردگی می تواند موجب از کار افتادن و اختلال در کار گردد .    
4-معضل خوردگی می تواند موجب آلودگی شدید در محیط زیست گردد .
5-معضل خوردگی می تواند موجب ضرر و زیان هنگفت اقتصادی گردد.
6-معضل خوردگی می تواند موجب بهره برداری بیش از حد منابع و ذخایر ملی گردد و ...
 اگر به جای ایجاد آرامش و تسهیلات در زندگی انسان که بواسطه پیشرفت تکنولوژی حاصل می گردد مصرف درست آورد انسان با تنش و اضطراب و حادثه قرین و همراه باشد آیا مصرف نکردن آنها بهتر نیست پس رویکرد به خوردگی از منظر حفظ جان انسان و پیشگیری از بروز حوادث مهمترین اولویت می باشد .
انسان برای ادامه زندگی در کره زمین بایست نسبت به حفظ شرایط طبیعی اعم از مواد معدنی – رودخانه ها -  جنگلها و غیره تلاش بی وقفه ای از خود نشان داده و نسبت به حفظ محیط زیست و پیرامون خود از هر چه آلوده ساز است همت گمارده و از دست یافتن به منابع طیبعی و تبدیل آن به فراورده های مورد نیاز که سبب خالی شدن ظرفیت منابع طبیعی می گردد اجتناب ورزیده همه ما موظف هستیم در نگهداری آن تلاش و کوشش والائی از خود نشان دهیم .
سرعت خوردگی بقدری زیاد است که بنا به قولی در نمایشگاه بروکسل این جمله توجه همگان را به خود جلب نموده بود :
در زمانیکه این مطلب را می خوانید خوردگی 76000 کیلو گرم آهن شروع و به پایان رسید.

کتاب کنترل خوردگی نوشته   A.W.Pea Body

حفاظت کاتودیک :


در این روش با اعمال پتانسیل به مقدار لازم در جهت عکس پتانسیل گالوانیکی لوله نسبت به محیط اطراف میتوان از ایجاد جریان خورنده جلوگیری نمود و حتی با اعمال پتانسیل بیشتر میتوان جریان را بطرف سازه تحت حفاظت فرستاد که در این صورت ضریب اطمینان از حفاظت بیشتر خواهد بود .
هدف سیستم حفاظت کاتدی تامین و توزیع مناسب جریان کاتدی در کلیه سطوح سازه تحت حفاظت می باشد بطوریکه کلیه قسمتهای سازه تحت حفاظت دارای حداقل پتانسیل منفی به میزان 850 میلی ولت نسبت به الکترود مرجع مس – سولفات مس باشد .


 راههای مبارزه با معضل خوردگی :


از تعاریف خوردگی میتوان نتیجه گرفت که هر گاه سازه های در معرض خوردگی را بتوان از محیطهای خورنده مانند آب – خاک –هوا و.... ایزوله وجدا نمود معضل خوردگی ازبین خواهد رفت یعنی هر گاه بتوانیم سازه ها را به پوششهایی مجهز نمائیم که تماس آنها را با محیط اطراف قطع نماید در آنصورت از خورنگی انها جلو گیری خواهد شد البته این تصویر کاملا منطقی بنظر میرسد ولی مسئله اصلی این است که این حفاظت فقط زمانی میسر خواهد بود که :


الف )پوشش مصرفی عایق الکتریکی خوبی بوده وبا مرور زمان نیز مقاوم وپا برجا باشد وخواص خود را از دست ندهد .
ب)در هنگام نصب محلی بدون پوشش در لوله باقی نماند .
ج)در هنگام پر نمودن کانال سنگهای تیز به پوشش نفوذ ننماید
ه)باکتری های موجود درخاک در اطراف لوله روی پوشش نفوذ ننماید
و)پوشش در اثر تنشهای حرارتی یا مکانیکی ترک نخورد.
ز)در اثر عملیاتهای حفاری وساختمانی در مجاورت لوله به پوشش آسیب نرسد .
وموارد بسیار دیگر ....

عایق کاری
عایق کاری


لازم به ذکر است عایق نمودن لوله ها با مایع چسب پرایمر و نوار پرایمر  انجام میگردد که اصولی عایق نمودن آن و متریال مناسب بسیار حائز اهمیت است .
واقعیت این است که با هزینه های معقول نمب توان پوشش کاملی روی لوله با خواص مطلوب بدست آورد البته جیال کل خوردگی درز صورت وجود پوشش کاهش پیدا نموده واز مقدار خورندگی بمراتب کاسته خواهد شد پس در صورت وجود پوشش فقط نقاط محدودی باقی خواهد ماند که می بایست از آنها حفاظت نمود وهمین یهترین دلیل وتوجیه برای اعمال سیستم حفاظت کاتدی میباشد .


زیانهای خوردگی :


نشست گاز در اوزاکای ژاپن بر اثر خوردگی لوله گاز 20000 نفر کشته بر جای گذاشت و ضرر و زیان مالیی بسیار بر جای نهاد .
نشست گاز در شبکه های فاظلاب یکی از شهرهای کشور مکزیک که به سبب خوردگی لوله های گاز همجوار با شبکه فاظلاب رخ داد موجب ضرر و زیان جانی و مالی فراوان گردید و حوادث نیرو گاه اتمی چرنوبیل و انفجار کارخانه بوپال هند و ...  از جمله حوادث تکان دهنده ناشی از خوردگی بوده اند .
از جمله حوادث زیست محیطی ناشی از خوردگی میتوان به نشت 1200 تن نفت خام از یکی از شبکه های نفت روسیه در رود ولگا که مسئولین  کشور روسیه را مجبور به احداث سد موقتی جهت جلوگیری از آلودگی بیشتر کرد را اشاره نمود .
از نظر اقتصادی نیز معضل خوردگی خسارت فراوانی بر پیکره صنایع وارد نموده است که آمار و ارقام مالی ناشی از جایگزین قطعات خورده شده بسیار زیاد تکان دهنده می باشد .
- در سال 1375 از رهگذر خوردگی کشور ایران حدود نه هزار میلیارد ریال خسارت دیده است .
-بر اساس برآورد انجام شده ضرر و زیان مستقیم اقتصادی ناشی از خوردگی در سال 1377 در کشور ایران بیش از یکهزار و هشتصد میلیارد تومان می باشد که در حدود کسر بودجه دولت در همان سال است .
- کمپانی معروف شل در سال 1995 میلادی از بابت خوردگی جهارصد میلیون دلار ضرر کرده است .
-  H.I.UHLIG استاد انستیتو تکنولوژی ماساچوست در سال 1949 میلادی خرجهای آشکار ناشی از خوردگی را در آمریکا حدود 5/5 میلیارد دلار اعلام نموده است .
- بنا به محاسبات  LIECHTENSTEIN  در سال 1996 خرجهای آشکار ناشی از خوردگی در امریکا حدود 10 میلیارد دلار اعلام شده است .


آند ANODE


آند متضاد کاتد است و الکترودیست که در آن خوردگی یا اکسیداسیون انجام میگیرد آندهایی که در آن سیستمهای حفاظت کاتدی به کار می روند از نوع چدن پرسیل با درصد ترکیبات استاندارد حدود 5/14 درصد سیلیس – 5/4 درصد کروم و ما بقی آهن می باشد که معمولاَ ساخت در قطر 2 اینچ و طول 60 اینچ می باشد محدودیت جریان آند از طریق حاصلضرب سطح آند بدست می آید سطح آندهای سیلیکان 62/2 فوت مربع و ظرفیت آن برابر 2 فوت می باشد بنابراین محدودیت جریان این آندها حدود 5 آمپر می باشد . کابل متصل به آند باید کاملاَ عایق و ضد آب باشد و دارای دو رپوش پلی و نیل کلرید و پلی اتیلن باشد طور کابل متصل به آند حدود 3متر می باشد که این کابل بوسیله مفصل به کابل مثبت دستگاه ترانسفورماتور رکتیفایر متصل میگردد.

anode
anode


 
دلایل جایگزین آندهای  MMO به جایHSCI

طی دو دهه اخیر آندهای ( MMO  MIXED (METAL OXID  بدلیل کارائی بهتر طول عمر طولانی وزن ناچیز و قدرت جریان دهی بالا و مسائل زیست محیطی که با توجه به قرار گرفتن آند های سیلیکان در داخل چاههای آب با واکنشهای شیمیائی آندی بعلت وجود سیلیس باعث آلودگی آبهای زیر زمینی گردیده و از آنجائیکه درصد بالائی از آبشرب شهروندان از این چاههای زیر زمینی تهیه میگردد. جایگزین آند های چدنی ( HSCI(High Silicon Cast Iron   امری ضروری و اجتناب ناپذیر بنظر میرسد.
استفاده از پوشش سرامیکی حاوی دی اکسید ایریدیم Iro2  و پنتا اکسید تانتالیم  Ta205  بر روی فلز تیتانیم یا تانتالیم در آندهای  MMO باعث طول عمر طولانی وزن ناچیز و قدرت جریان دهی نسبتاَ بالا در این آندها گشته و به هیچ عنوان موجب آلودگی آبهای زیر زمینی را بوجود نمی آورد .
استفاده از آندهای MMO   در بستر چاهی وزن ناچیزشان در مقایسه با آندها چدنی ( HSCI) موجب حذف تاسیسات حجیم بتونی سر چاهی و ملحقات آن شده و مضافاَ بدلیل ساخت آندهای مذکور در کارخانه به تعداد و طول کابل بالا سری هزینه های    Connector, Line taps, Splicing Kit میگردد و نهایتاَ هزینه سایر اجناس و اجرای پروژه بمراتب کاهش می یابد .    
هم اکنون در پروژه های گاز پتروشیمی جهان برای کنترل خوردگی و پوسیدگی سازه های دریایی – کف مخازن و تأسیسات مدفون ( شبکه های گاز زیر زمینی مدفون و ...) از این آندها استفاده می گردد.

 

Mg High Potential Anode

آند منیزم با پتانسیل بالا که از فلز خالص منیزیم با تکنولوژی مطابق با استاندارد  ASTM97-89 ساخته میشود .
این آندها اگر در شرایط مناسب مورد استفاده قرار گیرند دارای طول عمر مناسب تری خواهند بود .
ما پیشنهاد میکنیم که از آند منیزیم با پتانسیل بالا در زمینهایی با مقاومت الکتریکی بالاتر از 2000اهم – سانتیمتر استفاده شود .

Chemical composition
Alloy    Al
(max)    Mn     Si
(max)     Cu
(max)     Ni
(max)     Fe
(max)     Other impurity(each) (max)     Total Impurities (max)
Mg-Mn     0.01     0.50-1.30     0.05     0.005     0.001     0.01     0.05     0.30

Electrochemical properties
Open voltage(-V)     Closed voltage(-V)     Actual capacity(A.h/kg)     Efficiency(%)
1.70-1.75     1.58-1.62     1,100 min     50 min

تاريخچه  و دانستنی های چسب

 

 

در لغت نامه چسب به عنوان ماده ای تعريف ميشود كه بتواند با كمك اتصال سطحی دو ماده را كنار هم نگه دارد. اين تعريف برای ماده ای كه مبنای يك صنعت چند ميليارد دلاری است و در آن بيش از 750 شركت در حال رقابت برای كسب سهم بازار هستند، ساده انگارانه است. تخمين زده ميشود كه 50 عدد ازاين شركت ها مسئول 50 درصد فروش در صنعت چسب هستند.

اولين مدارك مبنی بر استفاده از ماده ای به عنوان چسب به 4000 سال قبل از ميلاد مسيح برمی گردد. باستان شناسانی كه در حال مطالعه گورستان های قبايل ما قبل تاريخ بودند، ظروفی در گورها يافتند كه قسمت های شكسته آنها توسط رزينی به دست آمده از صمغ درخت به هم چسبانده شده بودند.علاوه بر اين باستان شناسان مجسمه هايی را در معابر بابل كشف كردند كه چشم های عاجی آنها روی مجسمه چسبانده شده بودند. اين چسب قيرمانند تقريبا 6000 سال است كه مورد استفاده قرار مي گيرد . در دوره های بين 1000 تا 1500 سال قبل از ميلاد مسيح مدارك بيشتری يافت  شد كه نشان می داد چسب به ابزاری جهت مونتاژ تبديل شده بود .

نقاشی های برروی ديوار جزئيات عمليات چسباندن چوب را نشان می دهند. تابوتی كه از مقبره ی توتان خامون به دست آمده ، حاكی از به كارگيری چسب در ساخت آن است ، موزه های امروزی پر از اشياء هندی و اثاثيه ئ فرعون های مصری است كه با كمك نوعی چسب ساخته شده از بدن حيوانات به يكديگر چسبانده شده اند. اولين اشاره به چسب و هنر چسباندن در ابيات تقريبا به 200 سال قبل از ميلاد مسيح بر می گردد. فرايند های ساده ی توليد و ساختن چسب های حيوانی در اين كتاب ها تشريح شده است .

دوره ی بعدی فعاليت در اين زمينه به 1 تا 500 سال بعد از ميلاد مسيح بر می گردد ، يعنی زمانی كه رومی ها و يونانی ها روكش كردن و تزيين با چوب را آموختند كه طی آن لايه ها و تكه های نازكی از چوب ها به هم متصل می شدند . با كمك اين هنر ، توليد و ساخت چسب های حيوانی و ماهی  بهبود يافت و انواع  ديگری  از چسب ها اختراع شدند كه از آن ميان می توان به سفيده ی تخم مرغ برای چسباندن ورقه های نازك طلا اشاره نمود . علاوه بر سفيده ی تخم مرغ ديگر مواد طبيعی نيز از جمله خون، استخوان ، شير ، چرم ، پنير ، سبزيجات و حبوبات و ديگر مواد طبيعی برای آماده سازی چسب ها به كار رفته اند.

 

رومی ها اولين كسانی بودند كه از قيروموم زنبور عسل برای آب بندی الوار در قايق ها و كشتی ها استفاده كردند. مطالعه تاريخچه ی چسب ها نشان می دهد كه استفاده از چسب ها در ساخت اثاثيه باعث شيوع بيش تر كاربرد آن ها  پس از سال های 1500 تا 1700 پس از ميلاد گرديده است. برخی ازبزرگترين توليد كنندگان مبلمان و اثاثيه ،از چسب در محصولات خود استفاده كرده اند را تا حدی مديون چسب هستند

در سال 1000 بعد از ميلاد چنگيز خان به خاطر قدرت و برد بالای اسلحه های افرادش توانست همه را شكست دهد. كمان های لشگر او از  چوب های چند لايه ی درخت ليمو وشاخ گاو ميش ساخته شده بودند  كه با كمك چسبی به هم متصل شده بودند كه فرمول آن از بين رفته است . راز ويولون هايی كه توسط آنتونيو استراديواريوس ساخته شده بودند فرايند چسباندنی بود كه برای چند لايه كردن چوب های خاص خود به كار می برد. فرمول وی هم از بين رفته وهنوز با وجود روش های تحليلی پيچيده دوباره كشف نشده است . تقريبا در سال 1700 پس از ميلاد مسيح ، استفاده از سريش تغييرات شگرفی در تاريخچه چسب به وجود آورد.

اولين كارخانه ی  تجاری توليد چسب در هلند تاسيس شد كه سريش های حيوانی از چرم توليد می كرد. تقريبا در سال 1750 اولين حق امتياز  توليد چسب در بريتانيا برای چسب ماهی ، نشاسته و پروتئين شير (ماده پنيری) صادر شد. تا سال 1900 در ايالات متحده چند كارخانه ی توليد چسب بر پايه ی موارد ذكر شده تاسيس شده بودند. انقلاب صنعتی باعث انفجار پيشرفت های فنی شد كه نتيجه آن در دسترس قرار گرفتن مواد جديد برای استفاده در فرمول بندی چسب ها بود.

اولين پلی مر پلاستيكی سنتزشده سلولز نيترات بود كه يك ماده ی ترموپلاستيك به دست آمده از سلولز چوب به شمار می آمد. اولين كاربرد آن در توليد توپ های بيليارد بود كه قبلا از عاج فيل درست می شدند. دوره ی پلاستيك با توليد باکليت فنوليك ( يك پلاستيك ترموستاتی)در سال 1910  آغاز شد. دهه های 20و30و40 قرن بيستم شاهد توليد  پلاستيك های بسياری بود كه به طور سنتزی در اثر نياز طی جنگ جهانی دوم توليد شدند. هر چند كه چسب ها 6000 سال است كه شناخته شده اند ، ولی  بيش تر فناوری چسب هامربوطه 100 سال اخير بوده است.

 

توسعه ی پلاستيك ها و الاستومترها به سرعت موجب پيشرفت چسب ها شده  اند و به طوری  كه فرمول سازان دامنه ی متنوعی از محصولات را در اختيار داشته باشند و با كمك آن ها بتوان به بهبود و تغيير ويژگی های متنوع چسب از جمله انعطاف پذيری، سختی، زمان سفت شدن و مقاومت دمايی و شيميايی آن پرداخت. چسب ها جزئی جدايی ناپذير از زندگی روزمره ی ما هستند. آنها هرگز از ما دور نيستند، هر چند كه ممكن است ما از حضورشان بی خبر باشيم . توصيفی از برخی از انواع رايج چسب ها و كاربرد آن ها شما را از حضور چسب ها در زندگی روزمره تان آگاه ترمی كند.


 

مبانی فيزيكی

دانستنی های ابتدايی از چسب ها

 

اساسا چسب ها با استفاده از يك لايه چسبنده عمل اتصال را انجام می دهند ، تبخير يا واكنش شيميايی باعث سخت شدن نوار چسبنده می شود و بدين ترتيب مواد دركنار هم نگه داشته می شوند. دوام چسبيدن اين دو قطعه به دو عامل بستگی دارد:

چسبندگی

 

درجه بالای چسبندگی به نزديكی سطوح قطعات و چسب بستگی دارد . اين وضعيت فقط زمانی پيش می آيد كه ميان قطعات و چسب چيزی وجود نداشته باشد واين بدان معنا است كه سطوحی كه قرار است به هم متصل شوند بايد تميز و فاقد روغن و گرد و غبار باشند.

چسبندگی را می توان با استفاده از سنباده کاری سطوح افزايش داد، چرا كه كاغذ سنباده سطوح را از هر گونه ماده ی مزاحم پاك می كند و در عين حال باعث افزايش سطوح تماس می گردد.

2-پيوستگی (قدرت نگهدارنده درونی چسب پيوستگی عبارت است از قدرت مولكول های چسب كه در كنار هم قرار گرفته اند . هرچه پيوستگی بيشتر باشد، چسب سخت تر می شود ، پيوستگی زمانی بيش تر می شود كه لايه چسب ضخامت زيادی نداشته باشد.

 

نكته هايی که در هنگام چسب کاری بايد به آن توجه داشت

 

-شكل و اندازه ی سطوحی كه قرار است به هم بچسبند. 

يكی از چيزهايی كه دوام اتصال با چسب را تحت تاثير قرار می دهد ،فشاری است كه بايد تحمل كند .

 پس بايد به تقويت نقاط ضعيف و بالابردن دوام نقاط به هم چسبيده پرداخت . قطعاتی را كه قرار است به هم بچسبند در كنار هم قرار دهيد و آن ها را به همان طريقی حركت دهيد كه فشار قرار است به آنها وارد شود، به اين طريق شما قادر ميشويد كه مشاهده كنيد كدام نيروها در كدام جهات اعمال می شوند و چه نوع استرسی برآنها وارد خواهد شد.

 

آماده سازی مناسب سطوح جهت چسباندن

 

مباني  اين پيوند محكم 

1) هرگونه آلودگی، گردوخاك ، باقی مانده رنگ وهر گونه مواد خارجی را از سطح پاك كنيد. 

2) سطوح را توسط ساييدن زبر كنيد.

3) تا جايی كه می توانيد هر گونه چربی را ازسطوح با كمك استون ، الكل صنعتی يا سفيد پاك كنيد.

4) اجازه دهيد که سطوح خشك شوند

5) برای اجتناب از انتقال چربی ، سطوح آماده شده را لمس نكنيد.

6) چسب را به صورت لايه ای نازك و صاف روی سطوح بماليد ( هنگام استفاده از چسب های فوری مراقب خشك شدن آن باشيد)

7) گردوخاك و آلودگی را از چسبی كه تازه روی سطوح ماليده شده ، دور نگه داريد.

8) تا زمانی كه بخش ها كاملا مونتاژ نشده اند از هر گونه سايش اجتناب كنيد.