به گزارش خبرگزاری ایمنا، در جهان امروز که صنایع در معرض محیطهای خورندهای قرار دارند، اهمیت کنترل پدیده خوردگی بیشازپیش برجسته شده است. این پدیده نهتنها به تدریج توان و دوام تجهیزات و سازهها را کاهش میدهد، بلکه میتواند منجر به توقف تولید، افزایش هزینههای تعمیر و جایگزینی و حتی مخاطرات ایمنی ناگهانی شود. مطالعات نشان میدهند که میتوان بخش قابلتوجهی از خسارات ناشی از خوردگی را با پیشگیری به موقع کاهش داد.
در صنایع نفت، گاز، نیرو، حملونقل و ساختوساز، تعامل مداوم فلزات با رطوبت، یون کلرید، گازهای خورنده و تنشهای مکانیکی، مسیر تشکیل خوردگی را تسهیل میکند، بنابراین کنترل خوردگی نهتنها امری فنی در سطح مهندسی، بلکه یک ضرورت اقتصادی و زیستمحیطی نیز به شمار میآید، زیرا با کاهش نیاز به جایگزینی مکرر، استخراج مواد خام، استفاده از انرژی و تولید ضایعات آلاینده کاهش پیدا میکند.
نرگس شیرازی کارشناس شیمی آلی و استاد دانشگاه در گفتوگو با خبرنگار ایمنا اظهار کرد: خوردگی به زبان ساده، تخریب تدریجی مواد بهویژه فلزات در اثر واکنش با محیط اطراف است. این پدیده بهطورمعمول بهصورت آرام و تدریجی رخ میدهد و زمانی آشکار میشود که آسیب قابلتوجهی به سازه یا تجهیزات وارد شده است. خوردگی ظاهر، استحکام و دوام فلز را کاهش میدهد و از عوامل اصلی افزایش هزینههای تعمیر و نگهداری در صنایع محسوب میشود.
وی افزود: خوردگی تنها زنگزدگی نیست. زنگزدگی یکی از انواع ساده خوردگی در حضور آب و اکسیژن است، اما خوردگی شکلهای بسیار متنوعی دارد؛ همچون خوردگی حفرهای (ایجاد حفرههای عمیق)، خوردگی شکافی (در درزها و فواصل بسته)، خوردگی بیندانهای (در مرز دانههای فلز)، خوردگی گالوانیکی (بین دو فلز با پتانسیل متفاوت)، و خوردگی تنشی که از ترکیب تنش مکانیکی و محیط خورنده ایجاد میشود. حتی نوعی خوردگی میکروبی نیز وجود دارد که توسط باکتریها تشدید میشود.
کارشناس شیمی آلی گفت: طلا فلزی بسیار نجیب است و تمایل کمی به واکنش شیمیایی دارد. آلومینیوم برعکس، فلزی فعال است، اما بیدرنگ پس از تماس با هوا لایهای بسیار نازک از اکسید آلومینیوم روی سطحش تشکیل میشود که همچون زرهی محافظ عمل میکند. این لایه موسوم به «لایه پسیو» مانع ادامه واکنش میشود. فولاد زنگنزن نیز بهدلیل وجود کروم همین ویژگی را دارد؛ یعنی تشکیل لایه اکسید کروم روی آن.
شیرازی بیان کرد: مواد غیرفلزی هم دچار تخریب شیمیایی میشوند. پلیمرها ممکن است در اثر تابش فرابنفش و اکسایش تجزیه شوند؛ بتن در تماس با یونهای کلرید یا اسیدها آسیب میبیند و سرامیکها و شیشهها هم در محیطهای خاص قلیایی یا اسیدی دچار فرسایش شیمیایی میشوند، بنابراین خوردگی تنها مختص فلزات نیست، بلکه شامل همهی مواد در برابر محیط میشود.
وی ادامه داد: مطالعات بینالمللی نشان میدهد هزینه مستقیم و غیرمستقیم خوردگی بین سه تا چهار درصد تولید ناخالص داخلی کشورها را شامل میشود، در صنایع بزرگ همچون نفت و گاز، فولاد و نیروگاهها، این رقم به میلیاردها دلار در سال میرسد. نکته مهم این است که هزینه پیشگیری بهطورمعمول چند برابر کمتر از هزینه تعمیرات و توقف تولید است.
کارشناس شیمی آلی بیان کرد: بیشترین تأثیر خوردگی در بخشهای نفت، گاز و پتروشیمی (بهویژه خطوط انتقال و مخازن)، نیروگاههای حرارتی و سیکل ترکیبی، صنایع فولاد، صنایع دریایی، خودروسازی، حملونقل و صنایع نظامی و هوافضا دیده میشود و در این حوزهها، خوردگی میتواند بهطور مستقیم موجب توقف تولید یا حتی حادثههای ایمنی شود.
شیرازی عنوان کرد: خطوط لوله بهطور دائم در معرض گازهای خورنده، رطوبت، خاک و ترکیباتی همچون H₂S و کلریدها هستند، خوردگی در این خطوط ممکن است به نشت مواد خطرناک، آتشسوزی، انفجار، آلودگی محیطزیست و خسارات انسانی منجر شود. بنابراین پایش خوردگی در خطوط انتقال حیاتی است.
وی تصریح کرد: در بسیاری از سوانح صنعتی بزرگ، خوردگی نقش پنهانی داشته است، شکست خطوط لوله، ترکیدن مخازن تحت فشار و حتی فرو ریختن سازهها در موارد متعددی ناشی از خوردگی بودهاند؛ چون روند آن تدریجی است، بیشتر پس از وقوع حادثه متوجه علت اصلی میشویم.
کارشناس شیمی آلی بیان کرد: میلگردها ستون فقرات سازههای بتنی هستند. وقتی خوردگی آغاز میشود، حجم محصولات زنگزدگی افزایش پیدا میکند، بتن ترک میخورد، چسبندگی میان میلگرد و بتن از بین میرود و مقاومت سازه کاهش پیدا کند، خوردگی میلگرد یکی از مهمترین دلایل فرسودگی سازهها در کشور ما است، هیچ روش واحدی وجود ندارد؛ بهطور معمول ترکیبی از چند راهکار استفاده میشود:
- انتخاب متریال مناسب بر اساس شرایط محیطی
- استفاده از پوششها و رنگهای حفاظتی
- افزودن بازدارندههای شیمیایی به محیطهای آبی
- استفاده از آندهای فداشونده و سامانههای حفاظت کاتدی
- کنترل شرایط محیطی همچون رطوبت، pH و دما
- پایش و بازرسی دورهای برای تشخیص زودهنگام
شیرازی گفت: بازدارندهها موادی هستند که با افزودن مقدار بسیار کم به محیط خورنده، سرعت خوردگی را بهشدت کاهش میدهند، این مواد یا با تشکیل لایهی محافظ روی سطح فلز عمل میکنند یا شرایط الکترونیکی و الکتروشیمیایی واکنش را تغییر میدهند. مزیت آنها سادگی استفاده و هزینه پایینتر نسبت به تعویض تجهیزات است، نوع بازدارنده بسته به فلز و محیط انتخاب میشود.
وی بیان کرد: آلیاژسازی یکی از روشهای اصلی مقابله با خوردگی است. افزودن عناصری همچون کروم، نیکل، مولیبدن و آلومینیوم موجب تشکیل لایههای محافظ طبیعی روی سطح میشود، فولاد زنگنزن بهترین نمونه است که با افزودن کروم، لایه اکسید کروم روی آن شکل میگیرد و از ادامه خوردگی جلوگیری میکند.
کارشناس شیمی آلی گفت: محیط نقش بسیار تعیینکنندهای دارد. رطوبت و آب تشکیل پیل الکتروشیمیایی را تسهیل میکنند، دمای بالا سرعت واکنشها را افزایش میدهد، محیط اسیدی یا pH پایین بهطورمعمول خوردگی را تشدید میکند، در حالی که محیط قلیایی پایدارتر است، همچنین وجود یونهای کلرید بهعنوان نمونه، در آب دریا از عوامل بسیار خطرناک در تسریع خوردگی است.
شیرازی بیان کرد: چالشهایی وجود دارد؛ از جمله فرسودگی تجهیزات، کمبود سیستمهای پایش خوردگی، استفاده ناکافی از پوششها و بازدارندههای مدرن، بیتوجهی به ملاحظات خوردگی در طراحی اولیه و محدودیت در تأمین برخی مواد و فناوریها. با این حال، ظرفیت علمی و صنعتی ایران بالاست و با تکیه بر فناوریهای بومیسازیشده میتوان هزینههای خوردگی را بهطور چشمگیری کاهش داد.
وی ادامه داد: خوردگی پدیدهای طبیعی و اما قابل کنترل است، اگر علم مواد شیمی و مهندسی طراحی با هم ترکیب شوند، میتوان از بخش بزرگی از خسارات جلوگیری کرد، بازدارندههای خوردگی یکی از ابزارهای مؤثر، ارزان و انعطافپذیر در این مسیر هستند و نقش دانش شیمی در این زمینه بسیار کلیدی است.
به گزارش ایمنا، میتوان گفت که کنترل خوردگی نهتنها گامی فنی در مهندسی مواد، بلکه سرمایهگذاری راهبردی در پایداری، ایمنی و اقتصاد صنعت است. پژوهشها نشان میدهند خسارات ناشی از خوردگی جهانی به حدود ۲.۵ تریلیون دلار در سال میرسند؛ معادل حدود ۳ تا ۴ درصد تولید ناخالص داخلی جهان در عینِ حال، اگر بهصورت سیستماتیک «شیوههای کنترل خوردگی» را بهکار گیریم، میتوان ۱۵ تا ۳۰ درصد این هزینهها را صرفهجویی کرد.
برای بهرهوری واقعی، توجه همزمان به سه محور ضروری است: انتخاب و طراحی مواد متناسب با محیط، اجرای مؤلفههای حفاظتی همچون پوششها، حفاظت کاتدی و بازدارندهها و پایش و نگهداری دورهای سازهها. ترکیب این سه محور موجب کاهش توقف تولید، افزایش عمر مفید تجهیزات، بهبود ایمنی و کاهش هزینههای تعمیر و جایگزینی خواهد شد، مدیریت خوردگی با نگرش هزینه چرخه عمر (Life-Cycle Cost) به جای تمرکز صرف بر هزینههای اولیه، امکان میدهد که تصمیمات اقتصادی بلندمدت با چشمانداز پایداری گرفته شوند. این رویکرد نهتنها با بهبود کارایی صنعتی همراه است، بلکه بهعنوان یک راهکار اثرگذار در کاهش مصرف انرژی، کاهش ضایعات و حفاظت از محیط زیست نیز عمل میکند.
نظر شما