جلوگیری از زنگ زدگی فولاد
زنگ زدگی و خوردگی فولاد، یکی از چالش‌های اصلی در صنعت است که سالانه خسارات زیادی به تجهیزات و سازه‌های صنعتی وارد می‌کند. شرکت سپهر استیل به عنوان یکی از پیشگامان تأمین لوله استیل در کشور، همواره در تلاش است تا بهترین راهکارها را برای مقابله با این مشکل به مشتریان خود ارائه دهد. در این مقاله به بررسی زنگ زدگی فولاد و راهکار هایی برای جلوگیری از زنگ زدن فولاد می پردازیم.
زنگ زدگی چیست و چگونه بر فولاد تأثیر می‌گذارد؟
زنگ‌زدگی یک مشکل رایج در فلزات است که بیشتر در آهن و فولاد دیده می‌شود. وقتی آهن در معرض هوا و رطوبت قرار می‌گیرد، یک واکنش شیمیایی ساده اتفاق می‌افتد: آهن با اکسیژن هوا و رطوبت ترکیب می‌شود و ماده‌ای به رنگ نارنجی-قهوه‌ای تولید می‌کند که به آن زنگ می‌گوییم.
چطور زنگ تشکیل می‌شود؟
- آهن در تماس با هوا، الکترون‌هایش را از دست می‌دهد.
- اکسیژن موجود در هوا این الکترون‌ها را می‌گیرد.
- وقتی رطوبت یا آب هم وجود داشته باشد، این واکنش سریع‌تر انجام می‌شود.
- نتیجه این واکنش، تشکیل زنگ است که همان اکسید آهن است.
به زبان ساده‌تر، زنگ‌زدگی مثل این است که آهن به مرور زمان “بیمار” می‌شود و رنگش تغییر می‌کند و ضعیف می‌شود. درست مثل وقتی که یک میخ یا وسیله آهنی را در حیاط یا جای مرطوب می‌گذاریم و بعد از مدتی می‌بینیم که رنگش نارنجی شده است.
زنگ چگونه زنگ بر فولاد تأثیر می‌گذارد؟
زنگ‌زدگی به مرور زمان ساختار فولاد را ضعیف می‌کند و قدرت و دوام آن را به خطر می‌اندازد. این مشکل عمدتاً به دلیل از دست رفتن مواد از سطح فلز است. فولاد زنگ‌زده بیشتر در معرض تغییر شکل قرار می‌گیرد و نقاط ضعف آن در برابر فشار و بار افزایش می‌یابد. همچنین، وقتی زنگ در نقاط کوچک و محدودی از سطح فلز شکل می‌گیرد، نوعی خوردگی موضعی به نام “خوردگی حفره‌ای” ایجاد می‌شود که منجر به آسیب متمرکزتر و خرابی سریع‌تر می‌شود.
روش‌های رایج برای جلوگیری از زنگ زدگی فولاد
بهترین راه برای جلوگیری از زنگ زدگی، جلوگیری از رسیدن رطوبت به فلز یا استفاده از موادی است که کندتر خورده می شوند. اصل اساسی در پیشگیری از زنگ‌زدگی، محافظت از فلز در برابر رطوبت یا استفاده از روش‌هایی است که سرعت خوردگی را کاهش می‌دهند.
با استفاده از ترکیبی از روش‌های محافظتی مناسب، می‌توان عمر مفید سازه‌های فولادی را افزایش داد و از هزینه‌های تعمیر و تعویض قطعات جلوگیری کرد. در ادامه به بررسی دقیق‌تر هر یک از این روش‌ها و چگونگی اجرای موثر آنها خواهیم پرداخت.
رنگ‌آمیزی و پوشش‌دهی سطحی
رنگ‌آمیزی فلزات یکی از ساده‌ترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین روش‌ها برای محافظت از فولاد در برابر زنگ‌زدگی است. یک لایه رنگ مخصوص فلز می‌تواند به عنوان سدی محافظ در برابر رطوبت و سایر عوامل خورنده عمل کند.
با این حال، از آنجا که خود رنگ نیز در معرض پوسته شدن و فرسایش قرار دارد، مهم است که هر زمان که فرسودگی مشاهده شد، رنگ‌آمیزی مجدد انجام شود. این روش علاوه بر محافظت، می‌تواند زیبایی ظاهری سازه‌های فولادی را نیز افزایش دهد.
استفاده از گالوانیزه کردن برای حفاظت
گالوانیزه کردن یک روش کاربردی برای محافظت از آهن و فولاد است. در این روش، یک لایه نازک از فلز روی(zinc) روی سطح آهن یا فولاد کشیده می‌شود. این کار به دو روش انجام می‌شود. یا قطعه را در روی مذاب فرو می‌برند یا با روش برق‌کاری، روی را روی سطح می‌نشانند.
این پوشش روی دو کار مهم انجام می‌دهد:
۱. مثل یک سد، جلوی رسیدن آب و هوا به آهن را می‌گیرد.
۲. اگر هم قسمتی از پوشش آسیب ببیند، فلز روی به جای آهن زنگ می‌زند (چون روی زودتر از آهن با اکسیژن واکنش می‌دهد) و اینطوری باز هم از آهن محافظت می‌کند.
همچنین مقایسه لوله استیل با لوله گالوانیزه هم می توانید در سپهر استیل بخوانید.
پوشش‌های روغنی و پودری
استفاده از روغن و پوشش‌های پودری یکی از موثرترین روش‌های محافظت از فولاد در برابر زنگ‌زدگی است. روغن‌کاری سطح فلز با ایجاد یک لایه محافظ، از تماس مستقیم رطوبت و اکسیژن با سطح فلز جلوگیری می‌کند. همچنین پوشش‌های پودری که با روش الکترواستاتیک اعمال می‌شوند، یک لایه محافظ مقاوم و یکنواخت روی سطح فلز ایجاد می‌کنند.
این پوشش‌ها علاوه بر مقاومت بالا در برابر خوردگی، دوام طولانی مدت دارند و در برابر ضربه، سایش و مواد شیمیایی نیز مقاوم هستند. برای نتیجه بهتر، می‌توان این دو روش را با هم ترکیب کرد؛ ابتدا سطح را روغن‌کاری کرده و سپس از پوشش پودری استفاده کرد تا محافظت کامل‌تری ایجاد شود.
محافظت کاتدی
در روش محافظت کاتدی، که یکی از مؤثرترین روش‌های جلوگیری از خوردگی و زنگ‌زدگی است، از یک فلز فداشونده (آند) استفاده می‌شود تا از فلز اصلی (کاتد) محافظت کند. در این فرآیند، فلز فداشونده که معمولاً روی یا منیزیم است، به جای فلز اصلی خورده می‌شود و با ایجاد یک مدار الکتروشیمیایی، از اکسید شدن و زنگ زدن فلز اصلی جلوگیری می‌کند.
این روش به‌طور گسترده در صنایع مختلف از جمله خطوط لوله، مخازن زیرزمینی، سازه‌های دریایی و پل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و می‌تواند عمر مفید سازه‌های فلزی را به‌طور قابل توجهی افزایش دهد. برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم محافظت کاتدی، نیاز به بازرسی‌های دوره‌ای و تعویض آندهای فداشونده در زمان مناسب است.
پوشش‌های ارگانیک و شیمیایی
پوشش‌های ارگانیک و شیمیایی از جمله روش‌های کارآمد برای محافظت از سطوح فلزی در برابر زنگ‌زدگی هستند. این پوشش‌ها شامل انواع مختلفی از رنگ‌ها، رزین‌ها، پلیمرها و پوشش‌های اپوکسی می‌شوند که با ایجاد یک لایه محافظ، از تماس مستقیم فلز با عوامل خورنده محیطی مانند رطوبت و اکسیژن جلوگیری می‌کنند.
پوشش‌های ارگانیک مانند رنگ‌های پایه روغنی و اکریلیک، علاوه بر محافظت، جنبه زیبایی‌شناختی نیز دارند، در حالی که پوشش‌های شیمیایی مانند فسفاته کردن و کروماته کردن، مقاومت بیشتری در برابر شرایط سخت محیطی ایجاد می‌کنند.
روش‌های پیشرفته جلوگیری از زنگ زدگی
امروزه روش‌های کاربردی برای جلوگیری از زنگ زدگی فولاد وجود دارد. یکی از بهترین راه‌ها، استفاده از فولاد ضد زنگ است که با اضافه کردن کروم و نیکل ساخته می‌شود و به راحتی زنگ نمی‌زند. این نوع فولاد اگرچه گران‌تر است، اما عمر طولانی دارد و در دراز مدت به صرفه است. روش دیگر، استفاده از مواد بازدارنده خوردگی است که مثل یک لایه نامرئی از فولاد محافظت می‌کنند و جلوی زنگ زدن را می‌گیرند.
این مواد را می‌توان به راحتی روی سطح فولاد اسپری کرد. همچنین می‌توان از آبکاری با فلزاتی مثل روی یا کروم استفاده کرد که هم از زنگ زدگی جلوگیری می‌کند و هم ظاهر فلز را زیباتر می‌کند. با استفاده از این روش‌ها می‌توان عمر مفید وسایل و سازه‌های فولادی را چند برابر کرد.
راهکارهای محیطی و نگهداری مناسب فولاد
مراقبت درست از فولاد شروع کار است و با ذخیره‌سازی صحیح آن آغاز می‌شود. قطعات فولادی باید در محیطی خشک و دور از رطوبت نگهداری شوند و هرگز نباید مستقیماً روی زمین قرار گیرند. استفاده از پالت‌های چوبی یا پلاستیکی برای نگهداری و چیدمان صحیح قطعات، از تماس مستقیم آنها با رطوبت جلوگیری می‌کند. بازرسی و نگهداری دوره‌ای نیز بسیار مهم است؛ باید هر سه ماه یکبار سطح قطعات را بررسی کرد و در صورت مشاهده هرگونه نشانه خوردگی، سریعاً آن را برطرف نمود.
چگونه می‌توان فولاد مورد نظر را برای جلوگیری از زنگ زدگی انتخاب کرد؟
انتخاب درست فولاد برای جلوگیری از زنگ زدگی به چند عامل مهم بستگی دارد. برای محیط‌های مرطوب و ساحلی، استیل ضد زنگ سری ۳۱۶ بهترین انتخاب است زیرا مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد. برای محیط‌های معمولی، فولاد سری ۳۰۴ مناسب است و هزینه کمتری هم دارد. اگر قطعه در معرض سایش هم قرار دارد، می‌توان از فولادهای آلیاژی با درصد کربن بالاتر استفاده کرد که علاوه بر مقاومت به خوردگی، سختی مناسبی هم دارند.
همچنین برای قطعاتی که نیاز به جوشکاری دارند، باید از فولادهایی با قابلیت جوش‌پذیری بالا مانند سری ۳۰۸ استفاده کرد. با انتخاب درست نوع فولاد، می‌توان از هزینه‌های تعمیر و نگهداری در آینده به شدت کاست.
مطالب مرتبط
منابع
