انواع راه های جلوگیری از زنگ زدن آهن
دسترسی سریع به محتوای مقاله
استفاده از روش های جلوگیری از زنگ زدن آهن ، به منظور کاهش اثرات مخرب زنگ آهن که باعث کاهش کیفیت و طول عمر سازه می‌شود، اهمیت بالایی دارد. زنگ زدن آهن یا خوردگی، یکی از رایج‌ترین پدیده‌هایی است که به شکل یک لایه نارنجی یا قهوه‌ای مایل به قرمز، بر روی سطح آهن و فولاد ایجاد می‌شود. تشکیل این لایه نتیجه فرآیند شیمیایی معروف به زنگ زدگی است و هزینه‌های هنگفتی را برای جبران خسارات ناشی از آن به دنبال دارد. روش های جلوگیری از زنگ زدن آهن و فولاد، ازآن‌جهت که این فلزات پرمصرف‌ترین مواد در قطعات و سازه‌های مهندسی هستند، اهمیت بسزایی دارند. در ادامه به مهم‌ترین راه های جلوگیری از زنگ زدن آهن و فولاد اشاره خواهیم کرد.
راه های جلوگیری از زنگ زدن آهن کدام اند؟
هزینه سالانه خوردگی فلزات در سراسر جهان بیش از 2 تریلیون دلار تخمین زده می‌شود، بااین‌حال کارشناسان معتقدند که 25 تا 30 درصد این صدمات، با محافظت مناسب در برابر انواع خوردگی قابل‌پیشگیری است. پروژه‌های ساختمانی با برنامه‌ریزی ضعیف می‌توانند منجر به یک ساختار خوردگی شود که نیاز به جایگزینی دارد، که این اتلاف منابع طبیعی است و با نگرانی‌های جهانی در مورد پایداری در تضاد است.
علاوه بر این، خوردگی می‌تواند منجر به نگرانی‌های ایمنی، از دست دادن جان، هزینه‌های غیرمستقیم اضافی و آسیب به شهرت محصولات یک کارخانه معتبر شود. بنابراین روش های جلوگیری از خوردگی فولاد یا به حداقل رساندن سرعت گسترش آن می‌تواند تأثیر بسزایی در کاهش و صرفه‌جویی در هزینه‌ها و منابع موجود داشته باشد.
برخی از رایج‌ترین راه های جلوگیری از زنگ زدن آهن و فولاد عبارت‌اند از:
- انجام آبکاری
- گالوانیزه کردن
- آنودایز کردن
- اعمال پوشش‌های غیرفعال
- اعمال پوشش‌های فدا شونده بر روی فلز موردنظر
- پوشش‌های بیوفیلم
- رنگ‌آمیزی و گریس کاری
- استفاده از بازدارنده‌های خوردگی یا عوامل خشک‌کننده
- تمیز کردن دوره‌ای سطح فلز
مهم ترین راه های جلوگیری از زنگ زدن آهن
باوجود در اختیار داشتن موادی همچون فولادهای ضد زنگ و یا برخی فلزات غیرآهنی که قابلیت جایگزینی به‌جای آهن و فولادهای کربنی را داشته باشند، اولویت استفاده از همین مواد است. اما درصورتی‌که استفاده از آهن و فولادهای معمولی اجتناب‌ناپذیر باشد، باید به دنبال روش‌هایی مؤثر برای کنترل و یا جلوگیری از زنگ زدن آهن و فولاد باشیم. در ادامه، مهم ترین روش های جلوگیری از زنگ زدن آهن مورد بررسی قرار می‌گیرند.
رنگ آمیزی، ساده ترین روش جلوگیری از زنگ زدن آهن
رنگ‌ها یک لایه محافظ روی اجسام فلزی ایجاد می‌کنند و از رسیدن رطوبت به آن‌ها جلوگیری می‌کنند. البته، هیچ مانعی نمی‌تواند به‌طور کامل از نفوذ رطوبت جلوگیری کند، اما رنگ‌آمیزی می‌تواند یک راه ساده و آسان برای کاهش زنگ زدگی باشد. استفاده از رنگ مناسب برای جلوگیری از زنگ زدن بسیار مهم است. رنگ باید بتواند به فلز بچسبد، بنابراین توجه داشته باشید که از چه نوع رنگی استفاده می‌کنید و همچنین به هر رنگی که قبلاً روی فلز گذاشته شده است و نیز آثار زنگ زدگی قبلی توجه داشته باشید. در مقاله روش های زنگ زدایی آهن، با نحوه صحیح حذف زنگ آهن و انواع روش‌های آن آشنا شوید.
همچنین اگر تصور می‌کنید که قطعه در معرض رطوبت یا آلاینده‌های زیاد است، به رنگ‌روغنی نیاز دارید، نه رنگ محلول در آب. درنهایت مراقب اتصالات یا پیچ و مهره‌های جوش داده شده باشید. اگر نقاط ضعیفی در لایه رنگ‌شده وجود داشته باشد یا شکاف‌هایی پر نشده باشد، این قسمت‌ها شروع به زنگ‌زدگی می‌کنند.
روغن کاری سطح
اکثر دارندگان اسلحه، اهمیت روغن‌کاری سلاح‌های گرم را می‌دانند، حتی زمانی که از سلاح‌ها استفاده نمی‌شود. روغن نه‌تنها قطعات فلزی را روان می‌کند و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا با اصطکاک کمتری حرکت کنند، بلکه روغن یک سد محافظ در برابر زنگ‌زدگی نیز تشکیل می‌دهد. با پوشش روغن، رطوبت نمی‌تواند با آهن موجود در فلز واکنش نشان دهد و باعث زنگ‌زدگی شود.
درحالی‌که پوشش روغن می‌تواند یک راه ساده و مؤثر برای جلوگیری از زنگ زدن آهن باشد، مطمئناً کامل نیست. روغن همچنین گرفتن یک جسم را سخت می‌کند و می‌تواند باعث لغزش یا نامتعادل شدن قطعات شود. همچنین ممکن است کار با آن کثیف و ناخوشایند باشد. درنهایت روغن‌کاری باید به‌طور مکرر انجام شود که زمان و انرژی می‌خواهد.
آبکاری، رایج ترین راه جلوگیری از زنگ زدن آهن
فرآیند آبکاری با اعمال یک لایه پوشش محافظ بر روی سطح فلز موردنظر، از زنگ زدن یا خوردگی آن جلوگیری می‌کند. لایه پوشش علاوه بر جلوگیری از خوردگی، به زیبایی سطحی فلز نیز می‌افزاید.
چهار نوع آبکاری فلزی وجود دارد:
- آبکاری الکتریکی: جایی که یک لایه نازک از فلز مانند کروم یا نیکل از طریق حمام الکترولیت بر روی فلز زیرلایه قرار می‌گیرد.
- آبکاری مکانیکی: این فرآیند شامل جوش سرد فلز پودری به فلز زیرلایه است.
- الکترولس: یک فلز پوششی مانند نیکل یا کبالت با استفاده از یک واکنش شیمیایی غیر الکتریکی روی یک فلز زیرلایه قرار می‌گیرد.
- غوطه وری داغ: ساده‌ترین روش پوشش دهی که شامل غوطه ور کردن فلز در یک حمام مذاب از فلز محافظ است. گالوانیزه کردن نمونه‌ای از این نوع فرآیند است.
پوشش‌های فدا شونده
پوشش‌های فدا شونده نوعی پوشش هستند که از نظر شیمیایی نسبت به فلز اصلی فعال‌تر و یا نجیب‌تر هستند. فلزاتی که فعال‌تر هستند، خوردگی در آن‌ها بیشتر اتفاق می‌افتد و این‌چنین، از زنگ زدن فلز زیرین جلوگیری می‌شود. فلزات نجیب‌تر نیز به دلیل عدم واکنش‌پذیری، خورده نشده یا زنگ نمی‌زنند و با ماندگاری بر روی فلز، از آن حفاظت می‌کند. دو تکنیک اصلی برای دستیابی به پوشش‌های فدا شونده وجود دارد که شامل موارد زیر می‌شوند.
حفاظت کاتدی
حفاظت کاتدی با تبدیل فولاد به کاتد یک سلول الکتروشیمیایی ایجاد می‌کند. رایج‌ترین نمونه حفاظت کاتدی، پوشش فولاد آلیاژی آهن با روی است که به‌عنوان گالوانیزه شناخته می‌شود. روی یک فلز فعال‌تر نسبت به آهن و فولاد است و بنابراین وقتی خورده می‌شود از خوردگی فولاد جلوگیری می‌کند. بنابراین، این روش یکی از موثرترین راه های جلوگیری از زنگ زدن آهن است. حفاظت کاتدی به‌طور مرتب برای خطوط لوله فولادی حامل آب یا سوخت، مخازن ذخیره، بدنه کشتی‌ها و سکوهای نفتی دریایی استفاده می‌شود.
حفاظت آندی
حفاظت آندی در مقابل حفاظت کاتدی است و با تبدیل فولاد به آند، یک سلول الکتروشیمیایی ایجاد می‌کند. یک راه متداول برای انجام این کار پوشاندن فولاد آلیاژی یا آهن با یک فلز کمتر فعال مانند قلع است. قلع خورده نمی‌شود، بنابراین تا زمانی که پوشش قلع در جای خود باشد، فولاد محافظت می‌شود. محافظ آندی اغلب در مخازن ذخیره‌سازی از جنس فولاد کربنی استفاده می‌شود که برای ذخیره اسیدسولفوریک استفاده می‌شود.
استفاده از بازدارنده های خوردگی
بازدارنده‌های خوردگی مواد شیمیایی هستند که برای واکنش با سطح فلز یا گازهای اطراف انتخاب می‌شوند. بنابراین واکنش‌های الکتروشیمیایی را که می‌تواند منجر به خوردگی و زنگ زدن آهن و فولاد شوند، سرکوب می‌کنند. هنگامی‌که آن‌ها بر روی سطح فلز اعمال می‌شوند، یک لایه محافظ تشکیل می‌دهند. بازدارنده‌ها را می‌توان به‌عنوان یک محلول یا به‌عنوان یک پوشش محافظ با استفاده از تکنیک‌های پاشش بر روی سطح استفاده کرد. بازدارنده‌های خوردگی معمولاً از فرآیندی به نام غیرفعال سازی استفاده می‌کنند. نمونه‌ای از غیرفعال سازی مجسمه آزادی در آمریکا است که در آن رنگ آبی-سبز برای محافظت از فلز مس زیرین بر روی آن وجود دارد.
بهبود طراحی
اصلاح طراحی یک پروژه می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی در جلوگیری از خوردگی داشته باشد. زیرا با حذف عوامل احتمالی خوردگی، نه‌تنها می‌تواند از خوردگی جلوگیری کند، بلکه می‌تواند دوام هر پوشش ضد خوردگی محافظ را به میزان قابل‌توجهی بهبود بخشد. به‌طورکلی، طراحی‌هایی که از فلزات قابل خوردگی استفاده می‌کنند باید بهینه شوند تا اطمینان حاصل شود که گردوغبار و آب نمی‌توانند بر روی سطح آن‌ها به دام بیفتند. طراحی ساختاری برای اطمینان از دسترسی آسان فلز برای تعمیر و نگهداری منظم نیز عمل خوبی است و به جلوگیری از خوردگی و افزایش عمر فلزات مورداستفاده کمک می‌کند.
اقدامات محیطی
خوردگی توسط محیطی که فلز در آن قرار دارد ایجاد می‌شود، زیرا واکنش شیمیایی که رخ می‌دهد، به دلیل واکنش فلز به مایعات و گازهای اطراف است. بنابراین کنترل محیط می‌تواند در به حداقل رساندن این واکنش‌ها کمک کند. این امر می‌تواند به‌صورت قرارگیری کمتر در معرض باران یا آب دریا یا اقداماتی برای کاهش میزان گوگرد، کلر یا اکسیژن در منطقه باشد. به‌عنوان‌مثال، تصفیه آب در دیگ‌های آب برای تنظیم سختی، خاصیت قلیایی یا محتوای اکسیژن، قبل از قرار دادن فلز در معرض آن آب، کمک زیادی به جلوگیری از خوردگی می‌کند.
جمع بندی
زنگ زدن آهن و فولاد یک پدیده شایع در کاربردهایی است که از این فلزات استفاده می‌شود. این پدیده که به خوردگی نیز معروف است، سبب ایجاد یک لایه ترد و پوسته‌پوسته به رنگ قهوه‌ای متمایل به قرمز بر روی سطح آهن و فولاد می‌شود. آثار مخرب زنگ آهن موجب کاهش خواص و کیفیت آن و درنتیجه کاهش طول عمر سازه می‌شود. درنتیجه، راه های جلوگیری از زنگ زدن آهن اهمیت بسزایی می‌یابند. مهم‌ترین این روش‌ها شامل فرآیند آبکاری، اعمال پوشش‌های فدا شونده، گالوانیزه کردن استفاده از بازدارنده‌های خوردگی و رنگ‌آمیزی سطوح هستند.
سوالات متداول
1- کدام یک از راه های جلوگیری از زنگ زدن آهن ارزان تر است؟
رنگ آمیزی ساده ترین و ارزان ترین روش جلوگیری از زنگ زدن آهن است.
2- روش آبکاری چگونه از زنگ زدن آهن جلوگیری می‌کند؟
در این روش، با اعمال پوشش محافظ از جنس روی بر سطح آهن، از آن محافظت می‌شود.