خوردگی واژه ای معادل واژه انگلیسی (Corrosion) است. فناوری های جدید به موادی نیاز دارند که در برابر محیط های خورنده مقاومت کافی داشته باشند و یا با استفاده از روشهای پیشگیری کننده از خوردگی، میزان خوردگی را بطور قابل ملاحظه ای کاهش دهند. بطور کلی خوردگی پدیده ای غیرقابل اجتناب است اما با تدبیر لازم می توان میزان آنرا به حداقل رساند و بدین ترتیب عمر مفید مواد را افزایش داد. به منظور جلوگیری از خوردگی روش‌هایی تدوین شده است لیکن این روش ها با توجه به خواص مواد، ملاحظات اقتصادی، شرایط کار و نیز مراحل ساخت و تعمیرات، محدودیت دارند. پژوهشگران، مکانیزمهای خوردگی را مطالعه کرده، علت آنرا مشخص نموده و راههای جلوگیری از آنرا پیشنهاد کرده اند. مهندسین خوردگی با استفاده از این یافته ها، بررسی امکانات موجود و انجام محاسبات لازم به ویژه محاسبات اقتصادی به اجرای روش‌ها می پردازند. در واقع علم خوردگی مجموعه ای از علوم و فنون است که به منظور کاهش خسارات مالی و غیرمالی مورد استفاده قرار می گیرد. مراحل تکاملی این علم در طول یکصد سال اخیر شکل گرفته است. امروزه ثابت شده است که راه حل مناسب برای اجرای برنامه های آموزش خوردگی استفاده از دانش و تجارب افرادی است که طی سالیان متمادی، مهارتهایی در زمینه‌های مختلف خوردگی کسب نموده اند. این نکته حائز اهمیت است که صرفه جویی در مصرف انرژی و مواد و همچنین محافظت از محیط زیست، اولویت ملی و جهانی محسوب می شود. بطور کلی هدف از آموزش خوردگی تجهیز مهندسان به دانشی است که به کمک آن میزان خوردگی را در صنایع به حداقل برسانند و مناسبترین روشهای محافظت را بکار گیرند.کتاب شامل سرفصل های لازم برای دریافت اصول خوردگی و روشهای مواجه شدن با مسائل خوردگی در صنعت است که بطور مختصر حاوی مفاهیم خوردگی، تعریف خوردگی، خوردگی از دیدگاه عَمَلی، خسارات ناشی از خوردگی، قوانین ترمودینامیک واکنشها، نرخ خوردگی، انواع خوردگی، روشهای جلوگیری از خوردگی، آشنایی با اطلسِ خوردگی و معرفی انجمن های خوردگی در ایران و جهان می باشد. در ضمن در ضمیمه، بانک اطلاعاتی کاملی از پتانسیل الکترود عناصر و برخی واکنشهای مهم برای استفاده دانش پژوهان آورده شده است.
تارچخیه علم خوردگی :
خوردگی از دیرباز مشکلات صنعت بوده است منتهی در سَدِه اخیر به طور علمی به آن توجه شده است زیرا که هر سال مبالغ هنگفتی خسارت به بار می آورد و مسئله پیچیده ای است که درباره آن مطالب فراوانی روشن شده است ولی علی رغم پژوهشها و آزمایش های وسیع هنوز مطالب بسیاری نامعلوم مانده است. به طور مثال در مورد حمله شیمیایی مستقیم، مسائل خوردگی کاملاً آشکار است اما در دیگر موارد مانند خوردگی بین دانه ای، مسائل خوردگی نامشخص می شود و فقط به صورت آسیب جزئی مشاهده می شود.
اولین برخورد علمی و اصولی با پدیده خوردگی توسط دانشمند معروف ایتالیایی، میشل فاراده، انجام شد. این دانشمند بین مقدار فلز حل شده، زمان و جریان برق رابطه ای بصورت M=K.I.t نشان داد. که t زمان، I جریان، K ثابت و M مقدار فلز حل شده است. افراد دیگری در پایه گذاری این علم نقش داشته اند.
- رابرت مالت (R. Mallet) در دهه 1880 در مورد نحوه خوردگی آهن و چدن مقاله ای ارایه داد.
- ریچارد ادی (R. Adie) چند سال بعد نشان داد که در خوردگی آهن با اکسیژن، جریان برق تولید میشود.
- پرفسور ویتنی (W.R. Whitney) چند سال بعد اصول علمی پدیده خوردگی را در مقاله ای تحت عنوان ماهیت الکتروشیمیایی خوردگی بیان نمود.
- پروفسور واکر (W.H. Walker) اولین بار در سال 1903 آموزش رسمی خوردگی را درآمریکا تحت عنوان مقاومت شیمیایی مواد آغاز نمود.
به مرور در داخل تشکیلات، American Standard for Testing Materials) ASTM) کمیته هایی در زمینه خوردگی تشکیل شد که عبارتند از:
- کمیته خوردگی انستیتوی آهن و فولاد در انگلستان.
- کمیته هماهنگی خوردگی آمریکا با شرکت 17 سازمان و انجمن در سال 1938 .
- انجمن ملی مهندسین خوردگی، (NACE (National American Corrosion Engineering، در آمریکا در سال 1934 ، در حال حاضر این انجمن بیش از 15000 عضو دارد. در مؤسسه ملی استانداردها (NBS)، در آمریکا، کمیته بررسی های خوردگی در سال 1922 تشکیل شد.
- از حدود 30 سال پیش فعالیت های خوردگی در مجامع دانشگاهی، پژوهشی و صنعتی ایران آغاز شد. از سال 1367 تاکنون دوازده کنگره ملی خوردگی دوسالانه برگزار شد. همچنین در دی ماه سال 1371 انجمن خوردگی ایران، Iranian Corrosion Association) ICA)، تاسیس شد. هم اکنون این انجمن 60 عضو حقوقی و 600 عضو حقیقی دارد. فعالیت های این انجمن چاپ کتب و نشریات، برگزاری کلاس‌های آموزشی،کنگره ها، نمایشگاه ها و انجام پروژه های تحقیقاتی و مشاوره خوردگی در صنعت می باشد.
مقدمه
خوردگی (Corrosion) در مفهوم گسترده می توان چنین تعریف کرد «زوال و نابودی مواد در اثر واکنش با محیط اطرافش». خوردگی به کُندی ولی به طور پیوسته انجام می شود. در برخی موارد محصول خوردگی به صورت لایه ی نازک چسبنده ای عمل می کند که فقط موجب لکه دار یا کدر شدن فلز و تأخیر در خوردگی بیشتر ماده می شود. در موارد دیگر محصول خوردگی متخلخل و حجیم است و نمی تواند نقش محافظ را انجام دهد لذا سبب خوردگی بیشتر ماده میگردد. خوردگی پدیده مخربی است که موجب اتلاف مواد، انرژی و سرمایه می شود. در واقع همانطوری که فلزات طی واکنش های برگشت پذیر از دامان طبیعت جدا شده اند توسط این پدیده مجددا به طبیعت باز می گردند. در حقیقت رسالت علم خوردگی در این است که این برگشت را به تاخیر اندازد یا به تعبیر دیگر طول عمر مفید آنها را افزایش دهد. با همان معیارهایی که طول عمر انسانها در کشورهای مختلف یکسان نیست طول عمر مفید مواد نیز در کشورهای گوناگون، مختلف است. عوامل زیادی در خوردگی نقش دارد. اهم آن، درجه حرارت، اختلاف پُتانسیل، ناخالصی محیط، اختلاف دَمیدِگی، اختلاف غِلظَت، اثرات بیولوژیکی، زمان، سرعت، شرایط سطحی، تَنِش، عوامل متالورژیکی و جریان های سرگردان می باشد. این عوامل به تنهایی یا
بطور همزمان سبب خوردگی یکنواخت یا غیریکنواخت می شود.
برای اکثر مردم کلمه خوردگی یادآور زَنگ زَدِگی (Rust) است که پدیده ای نامطلوب است. زنگ زدگی کلمه ای است که به خوردگی آهن اطلاق می شود در حالیکه خوردگی پدیده ای است که تقریبا شامل تمام فلزات است. از بین رفتن غیر فلزات را غالبا فساد (Degradation) و یا تخریب می نامند.
خسارات خوردگی
انهدام و زوال مواد منجر به خسارت مالی در صنعت و زندگی روزمره می شود. خسارت مالی خوردگی به دو دسته، مستقیم و غیرمستقیم تقسیم می شود. خسارت مالی مستقیم شامل هزینه های تعویض قطعات و دستگاه ها، هزینه نیروی انسانی، هزینه روش محافظت و غیره است که مستقیما بابت آن پول پرداخت می شود. بطور مثال چنانچه یک خودرو راهوَر یا تاکسی بر اثر خوردگی قطعات (خُرد شُدن بُلبِرینگ) متوقف شود، هزینه خرید بلبرینگ، اجرت تعمیر کار، خرید موادی مانند گریس نسوز، خسارت مالی مستقیم محسوب می شود زیرا خسارت دیده (راننده راهوَر) مستقیما بابت آنها پول پرداخت می کند.
خسارات مالی غیرمستقیم شامل کاهش بازدهی دستگاه ها، اتلاف محصولات، کاهش کیفیت محصولات، خواب دستگاه وغیره می شود که مستقیما بابت آن پولی پرداخت نمی شود اما عملا موجب خسارت می شود. بطور مثال همان راننده راهور را در نظر بگیرید که خودرو آن ناگزیر است به مدت چند روز در تعمیرگاه بماند و در آن چند روز درآمدی ندارد. اگرچه مستقیما پولی پرداخت نمی شود اما غیرمستقیم زیان می بیند چون درآمدی ندارد. مثال های دیگر خسارات مالی غیر مستقیم شامل کاهش تولید در اثر تعطیلی و از کار افتادن سیستم، بالا رفتن هزینه های نِت (نگهداری و تعمیرات)، کاهش کیفیت محصولات (در نظر بگیرید در خط تولید کنسرو سازی چنانچه در ظُروف پُخت و پَز خوردگی رُخ دهد محصولات خوردگی وارد مواد غذایی کنسرو شده و از کیفیت مواد غذایی کنسرو می کاهد)، بهدر رفتن سوخت و انرژی در اثر نشت بخار، سوخت، آب و یا هوای فشرده از لوله های انتقال، هزینه و کار زاید فراوان بخاطر لزوم فعالیت بیشتر درارتباط با ساخت و انبارداری و حمل و نقل انبوهی از قطعات یدکی (در نظر بگیرید قطعاتی که سریعتر خورده می شوند بایستی تعداد بیشتری از آنها را در انبار ذخیره کرد) و سایر می شود.
برآورد هزینه های ناشی از خوردگی نشان می دهد که سهم زیانهای مالی غیرمستقیم به مراتب بیشتر از زیانهای مالی مستقیم است. میزان خسارات مالی ناشی از خوردگی در کشورهای بسیار پیشرفته حدود 4 تا 5 درصد تولید ناخالص ملی (GNP) آن کشورها است. نتیجه آنکه بطور فهرست وار خوردگی به سه طریق زیر می تواند موجب افزایش هزینه های یک جامعه شود:
- باعث خسارات مالی شود.
- موجب بهدر رفتن و ضایع شدن منابع طبیعی شود. با کوتاه شدن عمر مواد، تجهیزات و دستگاه ها، تولید کنندگان بایستی کمیت محصولات خود را افزایش دهند که این مواد اولیه بیشتر را طلب می کند. یعنی مواد اولیه از منابع طبیعی استحصال شده و در کارخانجات تبدیل به محصولات با عمر کوتاه می شود.
- سَبَب سَلب آسایش و راحتی بَشَر و حتی باعث مرگ و میر انسانها شود. انهدام قطعات و دستگاه ها و ماشین آلات گاهی اوقات به انسان آسیب می زند.