خوردگی در صنعت

درسالهای اخیر از بین رفتن ساختمانها، پلها، سازه های فلزی و غیر فلزی و آثار باستانی و … در اثر خوردگی همراه با افزایش خطرات ناشی از نشت مواد، انفجار مخازن یا راکتورهای مواد شیمیایی و آلودگیهای محیطی و خطرات بهداشتی برای محیط و افراد، مشکلات جدی و متعددی برای نسل بشر بوجود آورده است. تحلیل داده‌های حاصل از ضایعات هیدروکربن‌ها نشان می‌دهد که خوردگی به لحاظ آماری دومین عامل ایجاد این ضایعات می‌باشد. تمام مواد با نسبتهای مختلف خورده می شوند.

همچنین کلیه محیطها ممکن است خاصیت خورندگی داشته باشند. علت اینکه امروزه بر روی مسأله خوردگی این چنین تأکید می‌شود به مخاطره افتادن سلامتی انسان و محیط زیست است که تخمین این ‌زیانها در قالب اعداد و ارقام نمی‌گنجد بهمین دلیل نیاز مبرم و فوری به ساخت و حفاظت و ایمنی و نگهداری تاسیسات مدرن نظیر نیروگاههای هسته ای، صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و … و حمل و نقل زمینی، دریایی و هوایی وجود دارد

• پلینی فیلسوف بزرگ یونانی (۷۹ ـ ۲۳ میلادی)
• همفری دیوی (H.Davy) دانشمند انگلیسی در سال ۱۸۲۴
• مایکل فارادی دیگر دانشمند انگلیسی در سالهای ۴۰ـ۱۸۳۰
• ریچارد آدی در سال ۱۸۴۷ میلادی
• در سال ۱۹۰۳ میلادی برای اولین بار در ایالات متحده آمریکا، مبحث خوردگی به عنوان یک علم در دانشگاه تدریس شد
• در دهه ۱۹۳۰ گام مهمی در مورد خوردگی برداشته شد و حفاظت کاتدی (CP) کاربرد گسترده‌ای پیدا کرد
• در نهم اکتبر ۱۹۴۳، یازده مهندس خوردگی جدیت به خرج دادند و انجمن ملی مهندسان خوردگی متولد شد.

علت حساسیت موضوع خوردگی

درسالهای اخیر از بین رفتن ساختمانها، پلها، سازه های فلزی و غیر فلزی و آثار باستانی و … در اثر خوردگی همراه با افزایش خطرات ناشی از نشت مواد، انفجار مخازن یا راکتورهای مواد شیمیایی و آلودگیهای محیطی و خطرات بهداشتی برای محیط و افراد، مشکلات جدی و متعددی برای نسل بشر بوجود آورده است. تحلیل داده‌های حاصل از ضایعات هیدروکربن‌ها نشان می‌دهد که خوردگی به لحاظ آماری دومین عامل ایجاد این ضایعات می‌باشد.

تمام مواد با نسبتهای مختلف خورده می شوند. همچنین کلیه محیطها ممکن است خاصیت خورندگی داشته باشند. علت اینکه امروزه بر روی مسأله خوردگی این چنین تأکید می‌شود به مخاطره افتادن سلامتی انسان و محیط زیست است که تخمین این ‌زیانها در قالب اعداد و ارقام نمی‌گنجد بهمین دلیل نیاز مبرم و فوری به ساخت و حفاظت و ایمنی و نگهداری تاسیسات مدرن نظیر نیروگاههای هسته ای، صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و … و حمل و نقل زمینی، دریایی و هوایی وجود دارد

خوردگی یک پدیده فراگیر و جهانی بوده و موجب تخریب و تغییر ماهیت موادی می‌شود که در طبیعت موجودند و یا به طور مصنوعی ساخته می‌شوند. بر اساس آمار موجود در سطح بین المللی، هر نود ثانیه یک تن فولاد در اثر خوردگی از بین میرود که انرژی مورد استفاده برای تولید این مقدار فولاد، معادل مصرف انرژی یک خانوار متوسط در سه ماه است.

تعریف خوردگی
زنگ زدن (Rusting)، به نوعی از خوردگی آلیاژی آهن و فولاد اطلاق می‌شود در حالیکه خوردگی (Corrosion) شامل اکثریت فلزات می‌باشد. بعلاوه ترجیحاً برای بیان ضایعات در غیر فلزات از الفاظ Deterioration و یا Degradation ـ به معنای زوال پوسیدگی ـ استفاده می‌شود، زیرا مکانیسم خوردگی فلزی با پوسیدگی در غیر فلزات و مثلاً پلیمرها، متفاوت است.

استاندارد ISO 8044 خوردگی را به شکل زیر تعریف می‌کند.
”واکنش فیزیکی ـ شیمیایی متقابل بین فلز و محیط اطراف آن که معمولاً دارای طبیعت الکتروشیمیایی بوده و نتیجه آن تغییر در خواص فلز می‌باشد. این تغییرات خواص ممکن است منجر به از دست رفتن توانایی عملکردی فلز، محیط، یا سیستمی شود که این دو قسمتی از آن را تشکیل می‌دهند.

• خوردگی را می‌توان میل ترمودینامیکی برای بازگشت به اصل خود فلز دانست و آن را چنین توضیح داد: فلز هنگامی که به شکل ترکیبات کانی در سنگ معدن موجود است از نظر ترکیبی در وضعیت پایدار قرار دارد و در واقع خوردگی عکس متالوژی استخراجی است .

عوامل موثر در خوردگی فلزات:

1. درجه ی خلوص فلز
2. تغییرات فیزیکی و مکانیکی فلز
3. غلظت ماده ی موثر و جنس آن(عامل خورنده)
4. مقدار اکسیژن
5. PH محیط
6. درجه حرارت

محیط های خورنده

عملاً کلیه محیطها خورنده هستند، لکن قدرت خورندگی آنها متفاوت است. مثالهایی در این مورد عبارتند : از هوا و رطوبت، آبهای تازه، مقطر، نمکدار، و معدنی، آتمسفرهای روستائی، شهری، و صنعتی، بخار و گازهای دیگر مثل کلر، آمونیاک، سولفور هیدروژن، دی اکسیدگوگرد، و گازهای سوختنی، اسید های معدنی مثل اسید کلریدریک، سولفوریک، و نیتریک، اسیدهای آلی مثل اسید نفتنیک، استیک، و فرمیک، (بازها)قلیا ها، خاکها، حلالها، روغن نباتی و نفتی، و انواع و اقسام محصولات غذائی،
بطور کلی مواد “معدنی” خورنده تر از مواد ” آلی” می باشند

انواع خوردگی

• خوردگی گالوانیک
• خوردگی یکنواخت
• خوردگی شیاری
• خوردگی حفره‌ای
• خوردگی مرزدانه‌ای
• خوردگی جدایشی
• خوردگی سایشی
• خوردگی تنشی
• خوردگی خستگی
• صدمات هیدروژنی
• اکسیداسیون در درجه حرارتهای بالا
• خوردگی اتمسفری
• خوردگی بیولوژیک

اهمیت ایمنی، بهداشتی و زیست محیطی خوردگی:
ضرر سالانه اثرات خوردگی در ایالات متحده و اروپا حدود ۱/۳ درصد تولید ناخالص داخلی برآورد می‌گردد که طبق آمار، خسارات خوردگی که طی ۳۰ سال گذشته در صنایع آمریکا رخ داده، چیزی حدود ۴۰۰ میلیارد دلار می‌باشد. امروزه میانگین سالانه این خسارت‌ها حدود ۱۷ میلیارد دلار برآورد می شود که از کل هزینة سوانح طبیعی از قبیل زلزله، سیل و آتش‌سوزی در این کشور بیشتر می‌باشد.

خوردگی در کشور کانادا در فاصله زمانی ۱۹۷۷ تا ۱۹۹۶، ۱۰ بار باعث نشتی خطوط لوله و ۱۲ بار باعث انفجار گردیده که از جهاتی اهمیت این موضوع را تا حدی آشکار می‌سازد. گزارشات خرابی‌های حاصل از خوردگی نشان می‌دهد که علل وقوع این پدیده عمدتاً بر اثر کوتاهی‌ در لوله‌کشی‌ها و ساخت و نصب تجهیزات می‌باشد که منجر به انفجار، آتش‌گرفتن و منتشرشدن مواد سمی در محیط زیست می‌گردد.

اکثر صنایع و کارخانه‌ها قادر به اعلام هیچگونه اطلاعات و آماری در ارتباط با مسائل اقتصادی خوردگی نبوده و در بسیاری از موارد خسارتها و هزینه‌های ناشی از خوردگی در قالب مخارج تعمیراتی نهفته است. به عنوان مثال اقداماتی چون تعویض لوله‌های خورده شده و یا تعویض پلیت‌های بدنه کشتی که باید به عنوان آخرین راهکار کنترل خوردگی انجام شود، به عنوان تنها راه بر طرف کردن مشکل خوردگی انجام می‌شود.

متاسفانه در ایران برروی آمار خوردگی فعالیت زیادی انجام نشده و آمار رسمی در این زمینه وجود ندارد. اما بر اساس شواهد می‌توان اذعان نمود که هزینه‌های خوردگی در ایران اعدادی نجومی خواهد بود، چراکه اولا در اکثر صنایع مقوله خوردگی کاملا ناشناخته بوده و از روش‌های پیشگیری استفاده نمی‌شود. ثانیا اگر خوردگی در صنعتی شناخته شده باشد از روش‌های پیشگری قدیمی و هزینه‌بر برای مقابله با آن استفاده می‌شود. بنابراین تخمین‌ها برای هزینه خوردگی می‌تواند بیش از ۵ درصد درآمد ناخالص ملی در کشور باشد.

آسیب شناسی صنعت:
با توجه به شرایط اقلیمی و تنوع آب وهوایی ایران، مناطق خورنده زیادی در کشور وجود دارد. خلیج فارس و دریای عمان یکی از خورنده‌ترین آب‌های دنیا می‌باشند. تجهیزاتی که در این آبها کار می‌کنند (اعم از تجهیزات ثابت مانند اسکله‌های نفتی و سکوها و تجهیزات متحرک مثل نفت‌کش‌ها، ناوها و ناوچه‌ها) تحت شدیدترین خوردگی‌ها قرار دارند. در مرکز ایران محیط کویری و صنعتی و در شمال اتمسفر بارانی، شرایط مناسبی برای خوردگی تجهیزات فراهم آورده اند.

برای شناخت صحیح‌تر خوردگی و اهمیت آن باید به آسیب‌شناسی صنعت پرداخت، زیرا یکی از مهمترین عواملی که گریبانگیر رشد صنایع و به خصوص صنایع ایران می‌باشد، عدم درک عمیق مساله خوردگی است. شاید بتوان دو دلیل عمده برای این بی‌عنایتی برشمرد:در رابطه با ضرر و زیانهای وارد آمده توسط خوردگی به صنایع، نه تنها آمار مستند نیستند بلکه حتی تخمین‌های رسمی مستند و قابل اتکا وجود ندارد، لذا مشخص نیست که خوردگی چگونه به آرامی اما بطور مداوم ثروتهای ملی را هدر می‌دهد.

ابعاد فاجعه آمیز خوردگی از نظر اتلاف ماده و انرژی و ضرر و زیانهای زیست محیطی روشن نیست. لذا اکثرا با تصور اینکه مسائل مالی مربوط به خوردگی در بررسیهای مالی، اقتصادی در سر فصل استهلاک دیده می‌شوند، از ابعاد واقعی قضیه بی‌خبر می‌مانند و در نتیجه اهمیت مساله همواره در هاله ای از ابهام باقی می‌ماند.

استراتژیهای پیشگیری می تواند شامل موارد زیر باشد.
۱- افزایش آگاهی از هزینه‌های بالای خوردگی و پتانسیل‌های کاهش هزینه.
۲- تغییر این نگرش غلط ‌که کاری در مورد کاهش هزینه‌های خوردگی نمی‌توان انجام داد.
‌۳- تغییر سیاست‌ها، قوانین، استانداردها و بهبود مدیریت تا جائیکه هزینه‌های خوردگی را از طریق مدیریت خوردگی اثربخش کاهش دهیم.
۴- افزایش آموزش و مهارت کارمندان بمنظور شناخت و شناسایی روش‌های کنترل خوردگی.
۵- بازنگری در فرآیند طراحی محصولات در راستای جلوگیری از افزایش هزینه‌های خوردگی.
۶- طراحی و تدوین متدهای پیش‌بینی پیشرفته در عمر محصول و تشخیص در حین فرآیند.
۷- ایجاد فناوری‌های پیشرفته کنترل خوردگی که از تحقیقات به‌وجود می‌آید.

پژوهش‌ها نشان می‌دهد با رعایت ضوابط و اصول مربوطه می‌توان از ۷۰ درصد این خسارت‌ها جلوگیری کرد. طبق گزارش انستیتو باتل با اعمال ساده دانش و تکنولوژی موجود، از یک سوم هزینه‌های خوردگی‌ صنایع جلوگیری به عمل می‌آید. نکتة دیگری که غالباً مورد غفلت قرار می‌گیرد این است که خسارات غیرمستقیم خوردگی در برخی موارد به مراتب بیشتر از خسارات مستقیم آن می‌باشد. به‌عنوان نمونه، تعویض پروانه پمپ سانتریفیوژ نه تنها هزینه‌ای برای تعمیر خود قطعه ایجاد می‌کند، بلکه قطع جریان در فرآیند، باز و بسته‌شدن پمپ و هزینه دستمزد را نیز به‌دنبال دارد.

نتیجه گیری:
تمامی کارشناسان و انجمن های علمی موظفند، راه کار های مدیریت خوردگی را به گوش مجامع تصمیم گیر حکومت برسانند تا با تهیه قوانین عملیاتی برای اجرای قانونی آن در سطح کشور اقدام گردد. در هر مجموعه در معرض خوردگی، ارزیابی ریسک، طراحی سیستم های کنترل خوردگی و استفاده از بازرسان در تهیه گزارش های فنی می تواند در ارتقاء مدیریت خوردگی موثر باشد. با استفاده از گزارش های جمع آوری شده و تدوین آن ها می توان دستور العمل هایی را بدست آورد که اجرای آن در کل کشور موجب جلو گیری از وارد آمدن خسارات مالی و جانی مکرر ناشی از خوردگی شود.