دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

فایل مورد نظردر قالب pdf  با حجم2.6 مگابایت می باشد. دوستان گرامی و دانشجویان ارجمند و عزیز در صورت تمایل می توانید این فایل بسیار با ارزش را به صورت مستقیم از سایت بیست میشم تهیه بفرمائید.

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

خوردگی فلزات

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم بیان دارد خوردگی فلزات فرسودگی ناشی از واکنش های شیمیایی و عمدتا اکسیداسیون است.

محصولات خوردگی  شامل زنگ زدگی و  پتینه هستند که روی سطح فلز مانده و از آن محافظت می کنند.

از بین بردن این رسوبات سطح فلز را دوباره در معرض خوردگی قرار می دهد. فلز ، اکسیژن و الکترولیت سه جزء اصلی برای شروع پدیده خوردگی است.

خوردگی یک مشکل خطرناک و بسیار پرهزینه است زیرا باعث سقوط ساختمان ها و پلها ، شکستگی خطوط لوله نفت و نشت کارخانه های شیمیایی می شود.

تماس الکتریکی فلزات خورده شده حتی می تواند باعث آتش سوزی و سایر مشکلات شود. خوردگی همچنین تهدیدی برای دفع ایمن زباله های رادیواکتیو است که باید برای ده ها هزار سال در ظروف نگهداری شوند.

پوشش هایی مانند رنگ آمیزی ، گالوانیزه یا آندایزینگ جهت محافظت از خوردگی استفاده می شوند.

در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می شود.

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

فرآیند الکتروشیمیایی خوردگی فلزات

طبق دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم خوردگی ناشی از انجام واکنش ‌های اکسایش و کاهش است.

فلز خورده شده در این فرآیند به عنوان  آند عمل می ‌کند و طی اکسید شدن یون‌ ها و الکترون‌ ها را آزاد می کند.

با دریافت الکترون‌ ها اکسیژن دچار کاهش شده و باعث  تشکیل هیدروکسید و واکنش کاتدی می ‌شود.

با تجزیه فلز در آند یون‌ های فلزی موجود در محلول هیدراته شده یا  ترکیباتی جامد را در سطح فلز تشکیل دهند.

در حالت اول اکسیداسیون ادامه پیدا کرده و خوردگی توسعه می یابد ولی در حالت دوم تشکیل یک لایه‌ بر روی سطح خوردگی فرآیند را متوقف خواهد کرد.

خوردگی الکتروشیمیایی متداول ترین انواع خوردگی است که در درس شیمی پایه دهم شرح داده شده است.

خوردگی معمولی زمانی اتفاق می افتد که اکثر یا تمام اتم های موجود در یک سطح فلزی اکسید شوند و به کل سطح آسیب برساند.

اکثر فلزات به راحتی اکسید می شوند زیرا آنها تمایل دارند الکترون های لایه ظرفیت خود را به اکسیژن (و سایر مواد) موجود در هوا یا آب بدهند.

اکسیژن به محض کاهش با فلز اکسید تشکیل می دهد.

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

انواع خوردگی فلزات

خوردگی یکنواخت

خوردگی یکنواخت یک حمله یکنواخت در سطح مواد محسوب می شود و متداول ترین نوع این پدیده است.

از آنجا که میزان حمله به راحتی ارزیابی می شود این خوش خیم ترین خوردگی است و معمولاً در مناطق نسبتاً وسیعی از سطح ماده رخ می دهد.

خوردگی حفره ای

حفره سوراخ کننده یکی از مخرب ترین انواع خوردگی است ، زیرا پیش بینی ، شناسایی و توصیف آن دشوار است.

در این نوع خوردگی یک آندی موضعی ، یا یک نقطه کاتدی باعث ایجاد خوردگی کوچک با سطح طبیعی می شوند.

این محل سپس به یک سوراخ یا حفره تبدیل می شود که انواع مختلفی از اشکال را به خود می گیرد.

خوردگی حفره ای می تواند در اثر شکستگی موضعی یا آسیب به فیلم اکسید محافظ یا پوشش محافظ ایجاد شود و منجر به خرابی سازه ها خواهد شد.

خوردگی شکافی

خوردگی شکافی نیز نوعی خوردگی موضعی است و معمولاً از یک ریز محیط ایستا ناشی می شود که در آن  غلظت یونها بین دو ناحیه از یک فلز متفاوت است.

خوردگی شکافی در مناطق محافظت شده مانند زیر واشر ، سر پیچ و غیره که اکسیژن محدود است ، رخ می دهد.

این مناطق کوچک اجازه می دهد عامل خورنده وارد شود اما اجازه گسترش خوردگی را در داخل نمی دهند.

خوردگی بین دانه ای

خوردگی بین دانه ای می تواند ناشی از ناخالصی های موجود در مرز دانه ها ، تخلیه یا غنی سازی عنصر آلیاژی در مرز دانه باشد.

خوردگی بین دانه ای در امتداد یا مجاورت این دانه ها اتفاق می افتد و به طور جدی بر خصوصیات مکانیکی فلز تأثیر می گذارد.

خوردگی تنشی

خوردگی تنشی ترکیبی از تنش کششی و یک محیط خورنده است که اغلب در دمای بالا رخ می دهد.

خوردگی تنشی ممکن است در اثر تنش خارجی مانند بارهای واقعی کششی روی فلز یا انبساط / انقباض در اثر تغییرات سریع دمایی ایجاد شود. همچنین ممکن است ناشی از تنش پسماند باشد که در طی فرایند تولید ایجاد می شود.

خوردگی گالوانیکی

خوردگی گالوانیکی تخریب یک فلز در نزدیکی یک اتصال یا تقاطع است و هنگامی رخ می دهد که دو فلز الکتروشیمیایی غیرمشابه در یک محیط الکترولیت در تماس الکتریکی باشند.

به عنوان مثال ، هنگامی که مس در محیط آب شور با فولاد در تماس است خوردگی فولاد رخ خواهد داد.

انتخاب فلزاتی که تا حد امکان در مجموعه های گالوانیک بهم نزدیک باشند ، به کاهش خطر خوردگی گالوانیک کمک می کند.

خوردگی فرسایشی ، سایشی ، غلظتی ، روی زدایی انواع دیگری از این واکنش های مخرب در سطح فلزات هستند.

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

سینتیک خوردگی فلزات

براساس دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم اکسایش یک نیم واکنش است که در آند یا در ناحیه اکسایش رخ می دهد.

خوردگی را مانند اکسایش نمی توان یک نیم واکنش در نظر گرفت، زیرا در فرایند خوردگی یک سلول الکتروشیمیایی کامل بوجود می آید که در آن نیم واکنش آندی و کاتدی همزمان صورت می گیرد.

به همین علت فلز در پتانسیلی بین پتانسیل آند و کاتد که به پتانسیل مختلط معروف است مورد انحلال قرار گرفته و دچار خوردگی می شود.

در طول خوردگی هر فرایندی که بتواند نیم واکنش کاتدی را تحت تاثیر قرار دهد ممکن است سرعت خوردگی را کاهش یا افزایش دهد.

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

عوامل موثر بر خوردگی فلزات

حرارت

از آنجاییکه افزایش حرارت در بسیاری از واکنش ها سرعت واکنش را افزایش می دهد از این رو واکنش های خوردگی را نیز تسریع می کند. به همین دلیل فلزات در محیط هایی با درجه حرارت بیشتر زودتر زنگ میزنند.

اختلاف پتانسیل

اختلاف پتانسیل بالاتر دو فلز یا دو عنصر شرکت کننده در واکنش خوردگی باعث تسریع این پدیده می شود زیرا اختلاف پتانسیل بالاتر جریان تولید شده یا تعداد الکترون های عبوری را افزایش می دهد.

عملیات حرارتی

ساختار بلوری فلزات ، مرزدانه و دیگر خواص فیزیکی وابسته به عملیات حرارتی است که بر روی فلز یا آلیاژ در حین ساخت اعمال می شود و می تواند بر خوردگی تاثیر بگذارد.

تشعشع

تشعشع یکی دیگر از عواملی است که فلزات را تحت تاثیر قرار می دهد مثلا در ساختمان های پزشکی، شیرآلاتی که در بخش های رادیواکتیو استفاده می شوند زودتر از دیگر بخش ها دچار خوردگی شده و از بین می روند.

ناخالصی محیط ، زمان ، تنش های مکانیکی، فشار و ویژگیهای فلز دیگر عواملی هستند که می توانند خوردگی فلزات را تحت تاثیر قرار دهند.

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

خوردگی فلزات در آب

آب به عنوان یک الکترولیت خوب همواره از دلایل اصلی زنگ زدگی و خوردگی فلزات است.

خوردگی فلزات در آب به این دلیل است که آب با دی اکسید کربن موجود در هوا واکنش داده و اسید کربنیک تشکیل می دهد که یک اسید ضعیف است. اسید کربنیک نسبت به آب الکترولیت قویتری و زنگ زدگی فلزات را تسریع می کند.

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

خوردگی فلزات در آب دریا

باتوجه به دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم آب دریا یکی از محیط های خورنده برای فلزات است که صنایع دریایی، آب شیرین کن ها بیشتر با آن مواجه هستند.

برخلاف تصورات آب دریا فقط یک محلول از نمک های معدنی نیست بلکه حاوی مخلوطی از نمک ها، گازهای حل شده، عناصر جامد معلق  و عناصر آلی است که همگی می توانند فلزات را تحت تاثیر قرار دهند.

سرعت خوردگی فلزات در آب دریا نه تنها بستگی به نوع فلز و یا آلیاژ کاربردی دارد بلکه با عمق، درجه حرارت، میزان و نوع گازهای حل شده و ترکیبات آلی و معدنی و بسیاری از عوامل بیولوژیکی آب دریا تحت تاثیر قرار می گیرد.

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

راههای جلوگیری از خوردگی فلزات

برای کاهش آسیب به فلزاتی که در معرض آب و هوا ، آب نمک ، اسیدها یا سایر محیط های تهاجمی هستند ، از روش های مختلفی استفاده می شود. برخی از آلیاژهای فلزی محافظت نشده در برابر خوردگی بسیار آسیب پذیر هستند.

و حتی در محیط های خشک و با درجه حرارت پایدار می توانند پودر و خرد شوند ، مگر اینکه برای جلوگیری از خوردگی از آنها محاظت شود. در ادامه برخی از این روشها شرح داده می شود.

تیمار سطحی

وقتی از تیمارهای سطحی برای جلوگیری از خوردگی استفاده می شود ، باید اطمینان حاصل شود که یک پوشش کامل ، بدون شکاف ، ترک یا سوراخ حاصل شود.

نقص های کوچک می تواند به عنوان پاشنه آشیل عمل کرده و اجازه می دهند خوردگی به داخل نفوذ کند و باعث آسیب گسترده شود در حالی که لایه محافظ بیرونی برای مدت زمان مشخصی سالم باقی می ماند.

استفاده از روکش

آبکاری ، رنگ آمیزی و استفاده از لعاب از رایج ترین روش های  ضد خوردگی هستند که با ایجاد سدی از مواد مقاوم در برابر خوردگی بین محیط آسیب رسان و مواد سازه ای کار می کنند.

لازم به ذکر است که  اگر پوشش به اندازه کافی ضخیم نباشد نمی تواند به خوبی از فلز زیرین محافظت کند. به عبارت دیگر عمر فلز با ضخامت پوشش رابطه مستقیم دارد.

پوشش های فعال

این مواد شیمیایی با سرکوب واکنش های الکتروشیمیایی در عایق الکتریکی یا غیرقابل نفوذ کردن آن در برابر مواد شیمیایی عمل می کنند.

این روش ها باعث می شوند سیستم نسبت به خراش یا نقص در پوشش حساسیت کمتری داشته باشد  زیرا در هر مکانی که فلز در معرض خطر قرار گیرد بازدارنده ها وارد عمل خواهند شد.

مواد شیمیایی که از خوردگی جلوگیری می کنند شامل برخی از نمک های موجود در آب سخت ، کرومات ها ، فسفات ها ، پلی انیلین ، سایر پلیمرهای رسانا و طیف وسیعی از مواد شیمیایی ویژه شبیه سورفاکتانت ها هستند.

آنودایزینگ

آلیاژهای آلومینیوم اغلب تحت یک عملیات تصفیه سطح قرار می گیرند که آندایزینگ نامیده می شود.

این پوشش در برابر هوا و خوردگی بسیار مقاوم است ، بنابراین معمولاً برای نمای ساختمان و سایر مناطق سطحی که به طور مداوم با عناصر در تماس قرار می گیرد ، استفاده می شود.

آنودایزاسیون فرآیند تبدیل آند به کاتد از طریق تماس آند فعالتر با آن است.

پوشش های بیوفیلم

با استفاده از گونه های خاصی از فیلم های باکتریایی بر روی سطح فلزات در محیط های بسیار خورنده ، شکل جدیدی از حفاظت ایجاد شده است.

این فرایند مقاومت در برابر خوردگی را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

همچنین می توان از میکروب های تولید کننده بیوفیلم مانند باکتری های کاهنده سولفات برای جلوگیری از خوردگی ضعیف فولاد استفاده کرد.

ساختارهایی با نفوذ پذیری کنترل شده

قالب نفوذپذیر کنترل شده (CPF) روشی برای جلوگیری از خوردگی آرماتورها با افزایش طبیعی دوام پوشش در هنگام قرار دادن بتن است. CPF  برای مقابله با اثرات کربناسیون ، کلریدها ، یخ زدگی و سایش استفاده می شود.

محافظت کاتدیک

حفاظت کاتدی (CP) تکنیکی است که می تواند خوردگی سطح فلز را از طریق ایجاد کاتد در سلول الکتروشیمیایی کنترل کند.

سیستم های حفاظت کاتدیک معمولاً برای محافظت از خطوط لوله و مخازن فولادی ، اسکله های فولادی ، کشتی ها و سکوهای نفتی در دریا استفاده می شوند.

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

جایگاه آکادمیک

هر چند دانش مهندسی خوردگی در برخی از دانشگاههای دنیا از زیر شاخه های علم و مهندسی شیمی بوده و ارتباط تنگاتنگی نیز با آن دارد،

در كشور ما سیاستگذاری در وزارت علوم، تحقیقات و فناوری بگونه‌ای بوده است كه مهندسی خوردگی، از زیرشاخه‌های مهندسی مواد قرار داده شده است.

علم و مهندسی مواد كه به شناخت ویژگیهای فیزیكی و مكانیكی مواد مختلف، روشهای ساخت آنها، روشهای استحصال فلزات و مواد نوین می‌پردازد،

به لحاظ ساختار آكادمیك در كشور ما در مقطع كارشناسی دارای سه زیر شاخه مهندسی متالورژی صنعتی، مهندسی متالورژی استخراجی و مهندسی سرامیك است.

در مقطع كارشناسی ارشد، مهندسی مواد به زیرشاخه‌های انتخاب مواد مهندسی، شكل دهی فلزات، خوردگی، استخراج فلزات، سرامیك، بیومواد، ریخته گری و جوشكاری طبقه بندی شده است.

با این توضیح مشخص است كه برای تحصیل در رشته مهندسی خوردگی لازم است تا از مقطع كارشناسی در رشته مهندسی مواد آغاز كرد.

دانش خوردگی مواد، بویژه فلزات همه صنایع را تحت تاثیر خود قرار داده و مهندسین این رشته همواره در تلاش هستند تا روشهای موجود برای مقابله با اثرات زیانبار این پدیده را بهبود بخشیده و یا روشهای نوینی برای این كار بیابند.

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

دلیل خوردگی آهن

تقریباً 85٪ از کل فولاد تولید شده از فولاد کربنی است و بنابراین در برابر اکسیداسیون طبیعی و خوردگی گالوانیک حساس است.

میزان خوردگی در شرایط جوی معمول به‌ خوبی قابل درک است اما برای مهندس طراح باید شرایط دقیق محلی یا جزئیات محیط به‌ خوبی بررسی شود تا به دوام نهایی طرح اطمینان داشته باشد.

سایر محیط‌ های کوچک شامل قرار گرفتن در معرض آب شیرین، نمک و یا در خاک است.

خوردگی فولاد کربنی و حتی فولادهای آلیاژی در محیط می ‌تواند بسیار پیچیده باشد؛ به عنوان مثال، PH میزان رطوبت و سطح کلرید تنها سه متغیر تعیین کننده میزان خوردگی فولاد گالوانیزه در خاک هستند.

تهیه‌ ی نمودارهای خوردگی به دلیل وجود بسیاری از متغیرها در هر محیط بسیار دشوار است.

به عنوان مثال، برای سنجش میزان خوردگی در آب باید عواملی مانند میزان اکسیژن، میزان تحریک، عملکرد موج، دما، سطح کلراید و موارد دیگر را در نظر گرفت که این امر باعث می ‌شود که یک نمودار پیش بینی کننده ‌ی میزان خوردگی برای هر مکان خاص گسترده و گاهی پر هزینه باشد.

برخی نمودارهای خوردگی وجود دارند ولی نه برای هر محیط و شرایطی اما برای محیط هایی که طی مدت طولانی بتوان آن ها را زیر نظر گرفت می ‌توان نمودار میزان خوردگی تهیه کرد.

 

انواع خوردگی از نظر شکل ظاهری به ترتیب و به ده قسمت طبقه بندی می شود:

۱-خوردگی یکنواخت            ۲-خوردگی گالوانیکی

۳-خوردگی انتخاب              ۴-خوردگی سایشی

 

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

عوامل خوردگی آهن

متداول ‌ترین جوی که خوردگی فولاد و فلزات و همینطور زنگ زدگی ممکن است در آن ها به وجود آید، قرار گرفتن در هوای آزاد است.

وقتی فولاد، مس، منیزیم، آلومینیوم و دیگر عناصر در معرض جو قرار می ‌گیرند، آن‌ ها با جریان آزاد هوا و رطوبت واکنش داده و اکسید ایجاد می ‌کنند. عملکرد فلزات در معرض جو به پنج عامل اصلی بستگی دارد:

دما، رطوبت، بارندگی و غلظت دی اکسید گوگرد (آلودگی) در هوا. هیچ یک از این عوامل را نمی ‌توان به عنوان عامل اصلی ایجاد خوردگی در نظر گرفت.

مطالعات گسترده ‌ای بر روی این فلزات انجام شده است و میزان خوردگی قابل پیش بینی برای هر یک موجود می باشد.

خوردگی فولاد کربن زمانی اتفاق می افتد که رطوبت نسبی هوا 70٪ تا 80٪ باشد و دمای هوا بالاتر از 32 درجه ‌ی فارنهایت باشد.

سرعت خوردگی ممکن است توسط ناخالصی ‌های هوا که در آب غلیظ شده یا آب باران حل شود و یا توسط گرد و غبار و خاک بر روی آن تسریع یابد.

 

 

 

 

دانلود جزوه خوردگی فلزات | 20 میشم

خوردگی فولاد مدفون در بتن

فولاد در خاک تحت طیف وسیعی از نیروهای خورنده قرار می‌ گیرد.

بر خلاف آن چه در شرایط قرار گرفتن در معرض جوی تجربه می ‌شود، عملکرد فولاد در زمین به اندازه‌ ی دوام آن بر روی سطح زمین نیست.

با وجود بیش از 200 نوع مختلف خاک، میزان خوردگی در خاک متنوع است و پیش بینی آن دشوار است.

فولاد برای خوردگی به اکسیژن، رطوبت و وجود نمک‌ های محلول نیاز دارد و اگر هر یک از این موارد وجود نداشته باشد واکنش خوردگی متوقف می ‌شود یا بسیار کند پیش می‌ رود.

فولاد در محیط‌ های اسیدی به سرعت دچار خوردگی می ‌شود و با افزایش قلیائیت خاک به آرامی خوردگی در آن اتفاق میفتد و یا اصلاً خوردگی پیدا نمی ‌کند.

میزان خوردگی فولاد در خاک می ‌تواند از کمتر از 0.2 میکرون در سال در شرایط مطلوب تا 20 میکرون در سال و یا بیشتر باشد.

اصلی ‌ترین عواملی که باعث خوردگی خاک می ‌شوند، میزان رطوبت، سطح pH و کلریدها هستند. این شرایط خاک تحت تأثیر خصوصیات اضافی مانند هوادهی، دما، مقاومت و بافت یا اندازه ذرات قرار می ‌گیرد.

هر خاك ماده ‌ای بسیار ناهمگن است كه از سه فاز جامد، گازی و آبی تشکیل شده است. فاز جامد شامل ذرات خاک است که از نظر اندازه، ترکیب شیمیایی و سطح مواد آلی متفاوت هستند. فاز جامد خاک ‌ها با توجه به متوسط اندازه ذرات و شیمی آن ‌ها طبقه بندی می ‌شوند.

فاز آبی یا رطوبت خاک وسیله ‌ای است که اجازه می ‌دهد تا خوردگی فولاد ادامه یابد.

اسیدیته نسبی محلول آبی مهم‌ ترین عامل در میزان خوردگی است.

در pH پایین تکامل هیدروژن تمایل به از بین بردن احتمال تشکیل لایه‌ ی محافظ دارد، بنابراین خوردگی فولاد ادامه دارد اما در محلول‌ های قلیایی لایه ‌های محافظ ایجاد شود و میزان خوردگی را کاهش می ‌دهد. هر چه میزان قلیائیت بیشتر باشد، سرعت خوردگی کندتر خواهد شد.

IRT 4,000 – خرید نهایی کردن خرید مورد به سبد خرید اضافه شد