چطور از زنگ‌زدگی آهن جلوگیری کنیم؟ شناخت کامل علل و روش‌های مقابله
-
دسته بندی
-
تاریخ انتشار۱۴۰۴/۰۵/۲۰
-
تاریخ بروزرسانی۱۴۰۴/۰۹/۲۴
-
بازدید1411
-
دیدگاه ها0 دیدگاه
راه‌های جلوگیری از زنگ‌زدن آهن به دلیل تاثیر مستقیم بر دوام، ایمنی و پایداری سازه‌ها از اهمیت بسیار زیادی دارند. آهن به عنوان یکی از فلزات پرکاربرد در بازار فولاد شناخته می‌شود که در صنایع گوناگون از جمله ساختمان‌سازی، خودروسازی، کشتی‌سازی و لوازم خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما با وجود استحکام و کارایی بالا، این فلز در برابر شرایط آب‌وهوایی نامناسب و رطوبت زیاد مقاومت بالایی ندارد و دچار زنگ‌زدگی می‌شود. به همین علت، شناخت روش‌های موثر برای جلوگیری از زنگ زدن آهن و دلایل آن، منجر به افزایش طول عمر و دوام سازه‌ها و تجهیزات فلزی می‌شود. ادامه این مقاله از آهن صد، به معرفی زنگ‌زدگی و پاسخ به سوال “چگونه از زنگ زدن آهن جلوگیری کنیم؟” پرداخته می‌شود.
زنگ‌زدگی آهن چیست؟ بررسی انواع زنگ زدن آهن
در واقع، زنگ زدن آهن یک واکنش شیمیایی است که وقتی آهن یا آلیاژهای دارای آهن، در معرض اکسیژن هوا، رطوبت و آب‌وهوای نامناسب قرار می‌گیرند، دچار اکسیداسیون می‌شوند. در نتیجه این واکنش شیمیایی، لایه‌ای قهوه‌ای یا نارنجی رنگ روی سطح آهن ایجاد می‌شود که به آن زنگ آهن می‌گویند. وجود آب یا بخار روی سطح آهن، واکنش اکسیژن موجود در هوا با مولکول‌های آهن و رطوبت زیاد از جمله عواملی هستند که منجر به ایجاد این خوردگی و فرسایش در آهن آلات می‌شوند. تعریف علمی زنگ‌زدگی آهن به شرح زیر است.
Fe + O₂ + H₂O → Fe₂O₃H₂O
زنگ‌زدگی و خوردگی آهن به مرور منجر به کاهش استحکام، تغییر شکل ظاهری و کاهش مقاومت قطعات و سازه‌های فلزی می‌شود. علاوه بر این، خوردگی آهن به انواع مختلفی تقسیم می‌شود که عبارتند از:
- خوردگی یکنواخت: یکی از رایج‌ترین نوع از خوردگی‌ها، یکنواخت است که سطح کل فلز به صورت یکسان در معرض خوردگی قرار می‌گیرد. زنگ‌زدگی عادی سطحی فولاد در هوای مرطوب، نمونه‌ای از خوردگی یکنواخت است. این نوع خوردگی سرعت پیشروی قابل پیش‌بینی دارد و در طولانی مدت اتفاق می‌افتد.
- خوردگی حفره‌ای: در این نوع خوردگی حفره‌های کوچک اما عمیق در سطح فلز ایجاد می‌شوند که به سرعت می‌توانند باعث شکستگی فلزات شوند. یون کلرید، اختلاف دما و غلظت اکسیژن از عواملی هستند که می‌توانند باعث تشدید این اتفاق شوند.
- خوردگی گالوانیک: از دیگر انواع خوردگی آهن، خوردگی گالوانیک است. خوردگی گالوانیک زمانی رخ می‌دهد که دو فلز متفاوت با یکدیگر در محیط خورنده تماس داشته باشند، فلز فعال‌تر سریع‌تر خورده می‌شود. به عنوان مثال، اگر مس و آهن با یکدیگر تماس داشته باشند، آهن سریع‌تر دچار زنگ‌زدگی می‌شود.
- خوردگی سایشی: این نوع از خوردگی آهن در اثر سایش و حرکت آب یا ذرات روی سطح فلز ایجاد می‌شود. خوردگی سایشی معمولا در زمانی فلزات در معرض آب و مایعات قرار دارند، اتفاق می‌افتد. به عنوان مثال، پره‌های توربین بخار و لوله‌های آب معمولا دچار این نوع خوردگی می‌شوند.
- خوردگی شکافی: خوردگی شکافی معمولا در شکاف‌هایی رخ می‌دهد که به آن‌ها اکسیژن نمی‌رسد. قسمت‌های زیر پیچ‌ها یا درزهای فلزی از جمله مکان‌هایی هستند که احتمال بروز خوردگی شکافی در آن‌ها وجود دارد. لازم به ذکر است که این نوع خوردگی اغلب به‌صورت مخفی بوده و به سرعت باعث تضعیف نقاط مختلف فلز می‌شود.
- خوردگی بین‌دانه‌ای: نوع خوردگی اغلب در مرز دانه‌های فلز اتفاق می‌افتد که سرعت پخش به شدت بالایی دارد. خوردگی بین‌دانه‌ای فلز را ضعیف و شکننده می‌کند؛ حتی اگر سطح ظاهری سالم باشد که بیشتر در فولادهای خاص و آلیاژها دیده می‌شود.
البته باید توجه داشته باشید که هر یک از این خوردگی‌ها در انواع مختلف فلزات ممکن است به شکل‌های متفاوتی رخ دهد. جنس فلز، ترکیب آلیاژی و ویژگی‌های فیزیکی آن نقش مهمی در میزان مقاومت در برابر خوردگی دارند.
علت زنگ‌زدن آهن
همانطور که گفته شد، زنگ‌زدگی یک واکنش شیمیایی است که می‌تواند بر اثر عوامل مختلف اتفاق بیفتد. شناخت این عوامل برای جلوگیری از زنگ زدن آهن از اهمیت بالایی برخوردار است. از مهم‌ترین عوامل زنگ زدن آهن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- عوامل محیطی: یکی از مهم‌ترین علت‌هایی که زنگ‌زدگی رخ می‌دهد، عوامل محیطی هستند. رطوبت، باران، مجاورت با آب شور، محیط مرطوب از عوامل محیطی هستند که بر زنگ‌زدگی آن اثرگذار هستند. به طور معمول، زمانی که آب روی سطح فلز قرار می‌گیرد به عنوان یک الکترولیت عمل می‌کند و با یون‌ها واکنش نشان می‌دهد و اکسیداسیون می‌شود. همچنین، آب‌های شور به دلیل داشتن نمک خاصیت رسانایی بیشتری دارند و خوردگی را سریع‌تر می‌کنند.
- عوامل شیمیایی: از دیگر علت‌های زنگ‌زدگی آهن، عوامل شیمیایی همچون نمک، اسیدها و مواد خورنده هستند. نمک‌ها توانایی تشدید اکسیداسیون آن را دارند و زمانی که با سطح فلز در تماس هستند، سرعت خوردگی را افزایش می‌دهند. همچنین، اسیدها و مواد خورنده به دلیل داشتن pH پایین باعث حل شدن سریع‌تر فلز و لایه محافظ می‌شوند و باعث خوردگی و زنگ‌زدن آهن می‌شوند.
- عوامل مکانیکی: آسیب دیدن سطح آهن مانند خراشیدگی یا ضربه و حرکت قطعات روی هم یا تماس با مواد سخت منجر به از بین رفتن لایه‌های محافظ می‌شود و سطح را در معرض رطوبت و اکسیژن قرار می‌دهد. این قرارگیری در معرض اکسیژن می‌تواند منجر به زنگ‌زدگی آهن شود.
- تماس با فلزات دیگر و ایجاد خوردگی گالوانیک: آخرین علتی که می‌تواند منجر به زنگ‌زدگی آهن شود، تماس فیزیکی با دیگر فلزات مانند مس، آلومینیوم، فولاد ضدزنگ و… است که منجر به ایجاد خوردگی گالوانیک می‌شود.
چرا جلوگیری از زنگ‌زدن آهن اهمیت دارد؟
همانطور که گفته شد، زنگ‌زدگی آهن‌آلات می‌تواند تاثیر مستقیمی بر استحکام و مقاومت سازه‌ها و تجهیزات داشته باشد، همچنین منجر به افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری و کاهش ایمنی می‌شود. از این رو، جلوگیری از زنگ‌زدن آهن برای افزایش طول عمر قطعات، حفظ استحکام سازه‌ها، صرفه‌جویی در هزینه‌های تعمیر و تعویض و ارتقاء ایمنی در ساختمان‌سازی و صنایع اهمیت بالایی دارد. علاوه بر این، پیشگیری به‌موقع می‌تواند عمر مفید تجهیزات را افزایش دهد، هزینه‌ها را کاهش داده و از هدررفت منابع و آثار منفی زیست‌محیطی جلوگیری کند.
روش‌های علمی و عملی جلوگیری از زنگ‌زدگی آهن
برای جلوگیری از زنگ‌زدگی آهن روش‌های علمی و دقیقی وجود دارد که هر یک با توجه به شرایط و نوع خوردگی کارایی دارند. در ادامه هر یک از راه های جلوگیری از زنگ زدن آهن مورد بررسی قرار گرفته‌اند.
1. روش‌های پوششی جلوگیری از زنگ زدن آهن
یکی از راهکارهای علمی برای جلوگیری از زنگ‌زدگی آهن آلات، استفاده از روش‌های پوششی است. در این روش، سطح فلز با یک لایه پوشانده می‌شود تا مقاومت آن بالا رود. یکی از بهترین پوشش‌ها استفاده از رنگ‌آمیزی ضد زنگ است. این رنگ‌ها می‌توانند در انواع مختلف مانند اپوکسی، پلی‌یورتان، روغنی و ضدزنگ قرمز مورد استفاده قرار بگیرند. همچنین، استفاده از آبکاری و گالوانیزه کردن با روش‌های غوطه‌وری گرم و گالوانیزه سرد نیز می‌تواند از زنگ‌زدگی جلوگیری کند. در نهایت، با استفاده از پوشش پودری الکترواستاتیک و پوشش‌های پلاستیکی یا رزینی می‌توانید به راحتی از زنگ زدن مقاطع آهنی جلوگیری کنید.
2. روش‌های شیمیایی جلوگیری از زنگ زدن آهن
از دیگر