التاكل (صدا)

التآكل (الصدأ)

 
التآكل أو الصدأ ظاهرة منتشرة جدا في المعادن تتسبب في تقليص قوتها أو تلفها. نتطرق في هذا البحث إلى تفصيل أنواع التآكل وطرق الحماية منها مع اختبارات إضافية حول إحدى أنجع الطرق لحماية الفولاذ المسلح من التآكل.

التآكل

يعرف التآكل بأنه التلف (الجزئي أو الكلي) الذي يصيب الفلز/السبيكة سواء من حيث المظهر أو الأداء، فهو الهجوم على المعدن الذي يسبب تدهور خواصه إثر التفاعلات الكيميائية أو الكهركيميائية مع الوسط المحيط. يعتبر التآكل إحدى أبرز المشاكل التي تعاني منها الكثير من المنشآت والقطاعات مما ينجم عنه تكاليف ضخمة تتمثل بالخسائر التي تصرف لإعادة تصنيع التصاميم التالفة أو وسائل الحماية من التآكل، وكذلك أضرار في الإنتاج وبالتالي انخفاض في الكفاءة والأداء، وخسائر أخرى يصعب تحديدها بدقة.
أهم أنواع التآكل

النخر: في هذا النوع من التآكل تتكون حفر على أجزاء من سطح المعدن دون غيرها. يعد من أكثر أنواع التآكل خطورة، وذلك لكونه يؤدي إلى حصول الفشل في الأجزاء المعدنية بثقبها دون فقدان شيء يذكر من وزنها وكذلك لكونه يصعب قياس درجة حدته كمياً. مثال هذا النوع من التآكل: هو تآكل المعادن من النوع (النشط-الخامد) مثل: الألمنيوم والصلب المقاوم في محاليل الهالوجينات.  
التشققي: هو تآكل موضعي شديد يصيب الأجزاء المعدنية في مناطق الشقوق والمناطق المغطاة، سواءً أكان هذا الغطاء على هيئة مواد معدنية أو كان على هيئة مواد غير معدنية مثل الأقمشة، المواد البلاستيكية، المطاط، الزجاج، الترسبات الطينية، الطحالب أو الأوساخ. ولحدوث هذا النوع من التآكل يجب توفر محلول راكد (الكتروليت) بين الغطاء والمادة المعدنية، ويسمى هذا النوع أحياناً بأسماء أخرى مثل تآكل الحشوات وتآكل الترسبات.  
الخيطي: يحدث هذا النوع من التآكل تحت الأسطح المدهونة أو المصفحة عندما تخترق الرطوبة الطلاء. الدهانات سريعة الجفاف هي الأكثر عرضة لهذه المشكلة. يجب أن يبدي الطلاء خصائص نفوذية منخفضة لبخار الماء، وخصائص التصاق ممتازة.  
يجب أن تؤخذ الطلاءات الغنية بالزنك بعين الاعتبار لحماية الفولاذ الكربوني وذلك لحماية المعدن مهبطياً. يبدأ التآكل الخيطي الشكل عادًة بعيوب صغيرة، وتكون أحيانًا ميكروسكوبية، في الطلاء. يتم تفادي التآكل الخيطي الشكل بالتحضير الجيد لسطح المعدن قبل عملية الطلاء و باستعمال طلاءات مقاومة لهذا الشكل من التآكل وبالاختيار الدقيق للطلاءات لنكفل تخفيض الانقطاعات أو الفتحات في الطلاء للحد الأدنى.  
 
الغلفاني: التآكل الغلفاني يحدث عندما يتصل زوج من المعادن او الخلائط كهربائيا مع معدن آخر أو ناقل غير معدني بنفس الالكتروليت والعناصر الثلاثة الرئيسية هي:
مواد تملك كمون سطحي مختلف.
الكتروليت مشترك.
إلكترونات مشتركة.  
التعرية الانتقائي  


تصنيف اختبارات التآكل
حسب نوع الاختبار

الاختبارات الكهروكيميائية: جميع عمليات التآكل هي عمليات كهروكيميائية ناتجة عن تفاعلات الأكسدة، حيث أن الالكترونات تتحرر من المعدن (الأكسدة)، وتستقبلها عناصر أخرى تكون السبب في التآكل.
التآكل هو عملية تدفق للالكترونات (التيار)، وبالتالي يمكن التحكم بتدفق هذه الالكترونات وقياس كمية التدفق بواسطة جهاز الكتروني. يمكن استخدام الطرق التجريبية الكهروكيميائية لتوصيف تآكل المعدن في ظل الالكتروليت المتواجد.  

الاختبار في كبينة (خزانة): يشير هذا الاختبار إلى الاختبارات التي تتم في خزانات مغلقة، حيث يتم التحكم في ظروف التعرض. معظم هذه الخزانات مصممة لخلق محاكاة سريعة لعملية التآكل.  
اختبار الغمر: يجرى هذا الاختبار لتقييم تآكل المعادن في المحاليل المائية، حيث تغمر العينة في محلول التآكل لفترة معينة ومن ثم يتم فحصها. يعتبر هذا الاختبار من الاختبارات البسيطة نوعاً ما، ولكن هناك معايير محددة يجب توافرها أثناء الاختبار (التهوية – درجة الحرارة – أسلوب الغمر – مدة الاختبار – إعداد السطح) حتى نضمن عملية المحاكاة بشكل كامل.  
 
الاختبار عند درجة حرارة وضغط مرتفعين: يستخدم في مثل هذه الحالة اختبار الأتوكلاف للتآكل، حيث يعتبر هذا لاختبار وسيلة مريحة في تأمين محاكاة لعدد كبير من بيئات الخدمة، ويتميز بوثوقية عالية في حال الحرارة والضغط المرتفيعين.يستخدم غاز الآزوت من أجل تامين الضغط ويتم التسخين الكهربائي.

الاختبار الجوي: في هذا النوع من الاختبار يتم وضع العينات المراد دراسة ظاهرة التآكل عليها في الهواء الطلق، وتترك لمدة معينة.
 
 
الاختبار في ماء البحر: كما هو الحال في البيئات الأخرى فإن الاختبار في ماء البحر يعتمد على محاكاة الظروف البيئية الفعلية التي تمر بها المادة، هذه الظروف البيئية متغيرة بشكل واسع، حيث تتحكم بها درجة الحرارة، كمية الأوكسجين المذاب، نوع ومقدار التلوث البيولوجي، التكاثر الطبيعي للميكروبات...  
 
الاختبار في المياه العذبة: يتم إجراء هذا الاختبار من أجل تحديد خصائص التآكل للمياه، ومن أجل تقييم سلوك المواد المختلفة عند تعرضها للمياه، ولمعرفة الطرق التي تساعدنا في التخفيف من ظاهرة التآكل.

حسب نوع التآكل

اختبار التآكل بالنخر: يتم تطبيق اختبار ASTM G48، حيث تنظف العينات وتوضع في محلول 6% FeCl3))، وتترك لفترة معينة، ومن ثم تخرج ويتم تنظيفها بعناية، ويتم مراقبة السطح للكشف عن النخر. لا ينصح باستخدام طريقة فقدان الوزن، فالخسارة قد تكون صغيرة جداً من أجل حفر عميقة.  
 
اختبار التآكل التشققي: يتم الاختبار بنفس الطريقة السابقة باستخدام الاختبار ASTM G48، حيث تنظف العينات كذلك وتوضع في نفس المحلول السابق وتترك لفترة معينة، ثم تخرج ويتم تنظيفها بعناية، ويتم بعدها حص السطح لمراقبة التشققات.
 
اختبار التآكل الغلفاني: الطريقة الأكثر شيوعاً في اختبار التآكل الغلفاني هي وصل مادتين مع بعضهما بواسطة كبل وتعريضهما للظروف الخارجية، وتطبيق محاكاة أقرب ما تكون لظروف العمل. يجب الربط بعناية لضمان تحقق الربط الكهربائي بين المادتين، وأحياناً يمكن استخدام جهاز مقاومة مناسب. بعد فترة يتم الكشف عن السطح وملاحظة مقدار التآكل ومن أجل تفاصيل أكثر حول هذا الاختبار يمكن الرجوع إلى ASTM G71.
 
اختبار التآكل التقشري: طريقة الاختبار حسب ASTM G34، حيث يستخدم هذا الاختبار لأغراض البحث والتطوير وتتلخص فكرة الاختبار في تعريض السبائك والمواد إلى الهواء الطلق المشابه للظروف البحرية والصناعية، وتركها مدة معينة من الزمن ومن ثم فحصها جيداً من أجل كشف التقشرات الحاصلة أو التي يتوقع حصولها.
 
اختبار التعرية والاحتكاك: في هذا الاختبار يتم تمرير تيار من الماء أو الهواء المحمل بالجسيمات الصلبة التي قد تكون (رمل، جسيمات معدنية، شوائب متعددة الابعاد .....الخ) والتي تكون عندها هذه الجسيمات تمثل الجسيمات المحمولة في وسط العمل حيث تعمل هذه الجزيئات على إزالة أجزاء من السطح.
 
اختبار التآكل الانتقائي: يجري هذا الاختبار في السبائك والتي تكون مكونة من عدة معادن حيث يحدث هذا التآكل وذلك من أجل الكشف المبكر عن التآكل الانتقائي وحيث يحدث بشكل كبير في الأوساط الرطبة. والتآكل الانتقائي هو انحلال احدى مكونات السبيكة وهو العنصر الأكثر نشاطا وبقاء العنصر أو العناصر الأخرى نتيجة تشكل أزواج غلفانية موضعية صغيرة في مناطق متعددة من المعدن وهذا يؤدي الى فشل موضعي. يتم تعريض السبائك لظروف العمل وبعد مدة يتم فحص السبيكة وملاحظة التآكل الانتقائي.


المصدر
العبود , إياد (2012). " أختبارات التاكل " المجلة الهندسية ,المجلد ) 17) , العدد (3).

ألف شكر لك مهندس إياد على المعلومات المفيدة
سلمت يداك.. نتمنى رؤية المزيد من مساهماتك الرائعة