مقدمه
خوردگی گالوانیک یکی از شایع‌ترین و مخرب‌ترین انواع خوردگی در صنایع مختلف است که هنگام تماس دو فلز غیرهمجنس در حضور الکترولیت رخ می‌دهد. این پدیده سالانه خسارات مالی قابل توجهی به تجهیزات صنعتی وارد می‌کند. در این مقاله به بررسی جامع مکانیسم خوردگی گالوانیک، عوامل مؤثر و راهکارهای عملی برای پیشگیری و کنترل آن می‌پردازیم.
بخش اول: اصول و مکانیسم خوردگی گالوانیک
1.1 تعریف علمی
خوردگی گالوانیک زمانی اتفاق می‌افتد که دو فلز یا آلیاژ مختلف در حضور یک الکترولیت (مانند آب یا رطوبت) با یکدیگر تماس الکتریکی داشته باشند. در این شرایط:
-
فلز با پتانسیل الکترود پایین‌تر به عنوان آند عمل می‌کند
-
فلز با پتانسیل الکترود بالاتر نقش کاتد را ایفا می‌کند
-
جریان الکتریکی بین دو فلز برقرار می‌شود
-
فلز آند دچار خوردگی می‌شود
1.2 سری گالوانیک
سری گالوانیک جدولی است که فلزات را بر اساس پتانسیل الکترود استاندارد آنها مرتب می‌کند:
-
فلزات نجیب (کاتد) مانند طلا، پلاتین در بالای جدول
-
فلزات فعال (آند) مانند منیزیم، روی در پایین جدول
-
فاصله بین دو فلز در سری گالوانیک نشان‌دهنده شدت خوردگی است
بخش دوم: عوامل مؤثر بر خوردگی گالوانیک
2.1 نسبت سطح کاتد به آند
-
نسبت سطح کاتد بزرگ به آند کوچک: خوردگی شدید
-
نسبت سطح کاتد کوچک به آند بزرگ: خوردگی ملایم
-
این عامل از پارامترهای طراحی حیاتی است
2.2 خواص الکترولیت
-
هدایت الکتریکی: الکترولیت‌های با هدایت بالا خوردگی شدیدتر
-
pH محیط: اسیدی بودن معمولاً خوردگی را افزایش می‌دهد
-
دما: افزایش دما سرعت خوردگی را بالا می‌برد
-
وجود اکسیژن: نقش کاتالیزوری دارد
2.3 شرایط محیطی
-
محیط‌های دریایی: بسیار خورنده به دلیل نمک‌ها
-
مناطق صنعتی: وجود آلاینده‌های اسیدی
-
فضای باز: تأثیر باران و رطوبت
بخش سوم: مثال‌های کاربردی در صنعت
3.1 اتصالات فولاد-مس
-
در سیستم‌های لوله‌کشی آب
-
فولاد به عنوان آند تخریب می‌شود
-
راهکار: استفاده از واسط پلاستیکی
3.2 پیچ‌های آلومینیومی در سازه‌های فولادی
-
آلومینیوم آند شده و خورده می‌شود
-
مشکل رایج در صنایع هوایی و خودروسازی
-
راهکار: استفاده از پیچ‌های فولادی گالوانیزه
3.3 پوشش‌های گالوانیزه
-
روی به عنوان آند از فولاد محافظت می‌کند
-
مکانیسم محافظت کاتدی
-
عمر مفید به ضخامت پوشش روی بستگی دارد
بخش چهارم: روش‌های پیشگیری و کنترل
4.1 انتخاب مواد مناسب
-
استفاده از فلزات نزدیک به هم در سری گالوانیک
-
به کارگیری آلیاژهای مقاوم
-
انتخاب مواد با اختلاف پتانسیل کم
4.2 طراحی مهندسی
-
عایق‌بندی الکتریکی بین فلزات (واشرهای پلاستیکی)
-
جلوگیری از نسبت‌های نامناسب سطح کاتد به آند
-
طراحی برای جلوگیری از تجمع الکترولیت
4.3 روش‌های حفاظتی
-
محافظت کاتدی: استفاده از آند فداشونده
-
پوشش‌دهی: رنگ، اپوکسی یا پوشش‌های فلزی
-
بازدارنده‌های خوردگی: افزودنی‌های شیمیایی
4.4 کنترل محیط
-
کاهش رطوبت و نم
-
حذف الکترولیت
-
کنترل دما و pH
بخش پنجم: استانداردها و دستورالعمل‌های فنی
5.1 استانداردهای بین‌المللی
-
ASTM G82: راهنمای پیش بینی خوردگی گالوانیک
-
ISO 8044: اصطلاحات و تعاریف خوردگی
-
NACE SP0169: کنترل خوردگی در سیستم‌های زیرزمینی
5.2 روش‌های آزمایش و ارزیابی
-
آزمون‌های غوطه‌وری
-
روش‌های الکتروشیمیایی
-
شبیه‌سازی شرایط عملیاتی
5.3 برنامه‌های بازرسی
-
بازرسی‌های چشمی دوره‌ای
-
اندازه‌گیری ضخامت باقیمانده
-
پایش الکتروشیمیایی
بخش ششم: مطالعات موردی و تجربیات عملی
6.1 مشکل خوردگی در کشتی‌ها
-
تماس فولاد با برنز پروانه
-
تشکیل سلول گالوانیک در آب دریا
-
راهکار: استفاده از آندهای روی
6.2 خرابی اتصالات در صنایع شیمیایی
-
تماس فولاد زنگ‌نزن با فولاد کربنی
-
خوردگی سریع در محیط اسیدی
-
راهکار: عایق‌بندی و پوشش مناسب
6.3 مشکلات سیستم‌های گرمایشی
-
تماس مس با فولاد در سیستم‌های آب گرم
-
تشکیل رسوب و خوردگی گالوانیک
-
راهکار: استفاده از مبدل‌های حرارتی مناسب
نتیجه‌گیری
خوردگی گالوانیک چالشی جدی در بسیاری از صنایع است که با درک صحیح اصول آن و اجرای راهکارهای مناسب می‌توان به طور مؤثر کنترل کرد. پیشگیری از این نوع خوردگی نیازمند همکاری نزدیک بین مهندسان مواد، طراحان و تیم‌های عملیاتی است.
به خاطر داشته باشید که:
-
همیشه سری گالوانیک را در انتخاب مواد مد نظر قرار دهید
-
نسبت سطح کاتد به آند را به دقت محاسبه کنید
-
از روش‌های حفاظتی ترکیبی استفاده نمایید
-
برنامه‌های منظم بازرسی و نگهداری را اجرا کنید
با رعایت این اصول و استفاده از فناوری‌های روز می‌توان از هزینه‌های گزاف تعمیرات و تعویض تجهیزات جلوگیری کرد و ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم‌ها را به میزان قابل توجهی افزایش داد.