آزمایشات خوردگی - Corrosion Tests

[فاطمه یاس]

آزمایشات خوردگی (Corrosion Tests) جهت بررسی رفتار خوردگی مواد وقتی که در معرض محیط های خورنده قرار می گیرند و به منظور جلوگیری از اتلاف مواد و صرفه جوبی منابع انجام می شود. هر ساله هزاران آزمایش خوردگی انجام می شود که متاسفانه به دلیل انجام ناصحیح و یا ارائه گزارش اشتباه، اطلاعات بدست آمده از آن گمراه کننده می باشد. در آزمایشات خوردگی دو تکته حائز اهمیت است: 1- اعتبار (reliability) و 2- قابل تکرار بودن (reproducibility)


آزمایشات خوردگی به چهار دسته اصلی تقسیم می شوند:

1- مطالعات آزمایشگاهی : جهت رد یا قبول مواد
2- آزمایشات پایلوت پلنت (Pilot-Plant) : در شرایط واقعی کار ولی در مقیاس کوچکتر
3- آزمایشات در شرایط واقعی کار مورد نظر
4- آزمایشات عملی (Field Tests)​

در بررسی های آزمایشگاهی، اندازه نمونه ها کوچک بوده و حجم کوچکی از محلول مورد استفاده قرار می گیرد و تلاش می شود آزمایش تا حد امکان در شرایطی مشابه شرایط واقعی انجام شود، که بهترین راه استفاده از محلول های واقعی می باشد.

آزمایش های پایلوت پلنت، معمولا بهترین و مطلوب ترین نوع هستند. در این سری آزمایش ها، شرایط واقعی کار در مقیاس کوچکتر انجام می شود. تمامی شرایط مانند مواد، غلظت ها، درجه حرارت ها، سرعت ها و نسبت حجم مایعات به سطح فلز مشابه حالت واقعی بوده و زمان آزمایشات را نیز بیشتر در نظر گرفته تا نتایج معتبرتری حاصل شود.


علت انجام آزمایشات خوردگی را می توان در موارد زیر توجیه کرد:

1- ارزیابی یا انتخاب مواد در یک محیط معین با یک کاربرد خاص​

2- ارزیابی فلزات و آلیاژهای جدید و قدیمی به منظور تعیین محیط های مناسب برای آن ها​

3- کنترل مقاومت خوردگی مواد در برابر خورندگی محیط​

4- مطالعه مکانیزم های خوردگی با هدف تحقیق و توسعه​

 

[فاطمه یاس]

مواد و نمونه ها در آزمایشات خوردگی

اولین مرحله در انجام آزمایشات خوردگی، بررسی نمونه های آزمایشی می باشد. اطلاعات اولیه در مورد فلز مورد نظر مانند ترکیب شیمیایی، تاریخچه تولید، عملیات حرارتی انجام شده روی آن جهت انجام دقیق آزمایش لازم و ضروری می باشد.

نمونه ها می تواند به صورت مربعی، مستطیل و دیسک استوانه ای باشند، که به خاطر سهولت کار کردن و آماده سازی سطحی، نمونه های تخت ترجیح داده می شود اما در انتخاب شکل نمونه ها، عملیات شکل دهی انجام شده روی آن نیز بسیار موثر است.

---

آماده سازی سطحی نمونه ها در آزمایشات خوردگی

در بهترین حالت، سطح نمونه ها می بایست مشابه سطح تجهیزات مورد استفاده در کارخانه باشد. اما این حالت به ندرت امکان پذیر می باشد و می تواند متاثر از نحوه ساخت، میزان آلودگی های سطحی و اکسیدها و پوسته های سطحی می باشد. معمولا باید سطح فلز را قبل از آزمایش تمیز کرد و برای بررسی بهتر و مقایسه راحت تر، نیاز به شرایط سطحی استاندارد می باشد.

سمباده زنی یا پرداخت کاری سطحی با سنباده 120 یا معادل تقریبی آن، روش متداولی جهت آماده سازی سطحی می باشد. اگر سطح نمونه خیلی خشن بوده یا دارای پوسته ضخیمی باشد، قبل از پرداخت کاری، ممکن است نیازمند عملیات هایی مانند ماشین کاری، سنگ زنی و یا پرداخت کاری با سنباده های خشن تر باشد. نکته حائز اهمیت این که در تمامی این مراحل باید از گرم شدن بیش از حد نمونه ها جلوگیری شود.

فلزات نرم مانند سرب، با کاغذ سنباده پرداخت کاری نمی شوند. و استفاده از یک مداد پاک کن سخت توصیه می شود. گاهی نیز از تیغ استفاده می شود. در مورد منیزیم، آلومینیوم و آلیاژهای آن ها نیز از پودر سنگ (Pumice) یا ساینده های ریز دیگر استفاده می شود.

 

[فاطمه یاس]

اندازه گیری و توزین نمونه ها در آزمایشات خوردگی

پس از آماده سازی سطح، می بایست ابعاد نمونه به دقت اندازه گیری شود زیرا سطح در معرض محیط خورنده در رابطه محاسبه سرعت خوردگی نیاز است. پس از اندازه گیری ابعاد نمونه، آن را در حلال مناسبی ماننده استون، پاک کرده و خشک کرده و با دقت 0.1 میلی گرم (نمونه های کوچک) وزن می کنند. سپس بلافاصله آن را در محیط خورنده قرار داده و یا اگر نمونه در برابر اتمسفر مقاوم نباشد آن را در دسیکاتور قرار می دهند.

روش های قرار دادن نمونه در محیط خورنده:

روش های مختلفی برای قرار دادن نمونه در محلول خورنده وجود داد، نکات مهم در این زمینه عبارتند از:

1- محیط خورنده باید در تماس با نمونه باشد​

2- پایدار بودن گیره های نگهدارنده نمونه در محیط خورنده​

3-جلوگیری از تماس نمونه با فلزات دیگر با عایق کردن آن (به جز در بررسی های گالوانیکی)​

4- قرار دادن مناسب نمونه در محیط خورنده بر حسب شرایط مورد نیاز مانند غوطه وری کامل یا نیمه غوطه وری و موارد دیگر​

5- در شرایط عملی، در دسترس بودن نمونه ها حائز اهمیت است

​

---

هوادهی در آزمایشات خوردگی

هوادهی یا حضور اکسیژن حل شده در یک محیط، تاثیر مهمی بر سرعت های خوردگی می تواند داشته باشد. لذا در طراحی آزمایشات خوردگی این نکته باید در نظر گرفته شود. به طور کلی بعضی فلزات و آلیاژها در حضور اکسیژن با سرعت بیشتری خورده شده در حالی که بعضی دیگر مقاومت خوردگی بیشتری نشان می دهند.

یکی از اولین روش های کنترل خوردگی در دیگ بخار، هوازدایی آب دیگ بوده زیرا اکسیژن تاثیر زیادی بر خوردگی فولاد و چدن دارد.

مس، برنج ها، برنزها و آلیاژهای دیگر مانند مونل و نیکل نیز در حضور اکسیژن مخصوصا در محلول های اسیدی بیشتر خورده خواهند شد. این مواد اکثرا در محیط های خنثی و احیا کننده، مقاومت به خوردگی عالی نشان می دهند. از طرف دیگر، آلومینیوم و فولاد زنگ نزن اغلب در حضور اکسیژن یا هوا، مقاومت بیشتری دارند.

ساده ترین و متداول ترین روش هوادهی یک محلول، دمیدن هوا به داخل آن است، در نتیجه محلول از هوا اشباع می شود. برای هوازدایی، نیتروژن به داخل محلول دمیده می شود. اگر نیاز به محلول اشباع با اکسیژن باشد، اکسیژن خالص به داخل محلول دمیده می شود. همچنین اگر هوازدایی کامل نیاز باشد، نیتروژن خالص یا آرگون دمیده می شود

 

[فاطمه یاس]

تمیز کردن نمونه ها پس از آزمایشات خوردگی

یکی از مهم ترین مراحل بررسی های خوردگی، تمیز کردن نمونه ها پس از آزمایش است، که در این زمینه می بایست از دستور العمل مناسب استفاده شود. در اکثر موارد جهت محاسبه سرعت خوردگی،تغییر وزن نمونه به کار می رود، در نتیجه تمیز کردن کامل یا ناقص محصولات خوردگی مستقیما بر نتیجه کار موثر است. محصولات حاصل از خوردگی را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

1- رسوبات شل: که به راحتی قابل تمیز کردن هستند.​

2- رسوبات محکم: که چسبنده هستند​

3- رسوبات محافظ​

4- رسوبات غیر محافظ​

یکی از روش های متداول تمیز کردن نمونه ها، ساییدن آنها توسط تکه ای لاستیکی زیر شیر آب می باشد.


روش های تمیز کردن را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

1- مکانیکی: کاردک زدن، برس زدن، ساییدن با مواد ساینده، ماسه پاشی و ساییدن با لاستیک​

2- شیمیایی: استفاده از حلال ها​

3- الکترولیتی: نمونه در محلول شیمیایی مناسب و با اعمال جریان الکتریکی به شکل کاتد در می آید​