زنگزدگی نوعی خوردگی است که بهطور مشخص در آهن و فولاد رخ میدهد و معمولاً در اثر واکنش فلز با اکسیژن و رطوبت شکل میگیرد. این پدیده میتواند به کاهش ضخامت، افت استحکام و کوتاهشدن عمر قطعات فولادی منجر شود. زنگزدگی در صنایعی مانند ساختمانسازی، خودروسازی، تولید تجهیزات و زیرساختها اهمیت زیادی دارد؛ زیرا در صورت کنترلنشدن، هزینه تعمیر، نگهداری و تعویض قطعات را افزایش میدهد. در ادامه، انواع ظاهری زنگزدگی، عوامل ایجاد آن و روشهای پیشگیری بررسی میشوند.
انواع زنگ زدگی
انواع مختلفی از زنگ زدگی وجود دارد که می تواند روی فلزات ایجاد شود. رایج ترین انواع عبارتند از:
- زنگ زدگی قرمز
زنگ قرمز رایجترین شکل زنگزدگی آهن و فولاد است و معمولاً در حضور همزمان اکسیژن و رطوبت تشکیل میشود. این نوع خوردگی بهصورت لایهای قهوهای متمایل به قرمز روی سطح فلز دیده میشود و میتواند بهتدریج ضخامت و استحکام قطعه را کاهش دهد.
فولادهای آلیاژی مانند MO40 نیز در صورت نداشتن پوشش محافظ، در محیطهای مرطوب دچار زنگزدگی میشوند. هنگام بررسی قیمت فولاد mo40، علاوه بر ابعاد و گرید، وضعیت سطح و شرایط نگهداری محصول نیز باید مورد توجه قرار گیرد.
- زنگ زدگی سفید
زنگ سفید زمانی رخ می دهد که فلزات از جنس روی یا فلزات پوشش داده شده با روی با آب یا رطوبت واکنش دهند. زنگ زدگی سفید به صورت یک ماده پودری سفید رنگ بر روی سطح فلز ظاهر می شود.
- زنگ زدگی سیاه
زنگ سیاه معمولاً به تشکیل اکسید آهن سیاهرنگ یا مگنتیت اشاره دارد. این ترکیب ممکن است در شرایطی مانند کمبود اکسیژن، تماس مداوم با آب یا قرارگیری در دمای بالا تشکیل شود.
برخلاف زنگ قرمز، لایه سیاه در برخی شرایط متراکمتر است و ممکن است سرعت ادامه خوردگی را کاهش دهد؛ بااینحال، مشاهده آن همیشه به معنای محافظت کامل از سطح نیست و شرایط محیطی و عمق خوردگی باید بررسی شوند.
- زنگ زدگی زرد
«زنگ زرد» یک دستهبندی استاندارد و مستقل برای خوردگی فولاد محسوب نمیشود. رسوبات زرد یا قهوهای روشن معمولاً در محیطهای بسیار مرطوب یا روی سطوحی که آب برای مدتی روی آنها باقی مانده است، مشاهده میشوند.
فولاد CK45 نیز مانند دیگر فولادهای کربنی و کمآلیاژ، در صورت تماس با رطوبت و نبود پوشش محافظ مستعد خوردگی است. بنابراین لینک داخلی به فولاد ck45 بهتر است در همین توضیح عمومی قرار گیرد، نه بهعنوان نمونه یک نوع خاص از زنگزدگی.
علل زنگ زدگی
زنگ زدگی نتیجه ی یک فرآیند شیمیایی است که در آن فلزات آهنی در اثر واکنش با عوامل محیطی دچار خوردگی می شوند. شناخت علل زنگ زدگی به درک بهتر این پدیده و انتخاب روش های مناسب برای پیشگیری از آن کمک می کند.
چرا آهن زنگ می زند
آهن زمانی زنگ می زند که به طور هم زمان در معرض اکسیژن و رطوبت قرار گیرد. در این شرایط، واکنش شیمیایی بین آهن و اکسیژن رخ می دهد و ترکیبی به نام اکسید آهن تشکیل می شود که به آن زنگ زدگی گفته می شود. وجود آب یا رطوبت این واکنش را تسریع کرده و باعث می شود آهن به تدریج دچار خوردگی شده و استحکام خود را از دست بدهد. عوامل متعددی می توانند در ایجاد زنگ نقش داشته باشند، از جمله:
- رطوبت
آب یا رطوبت عامل اصلی زنگ زدگی می باشد. وجود رطوبت روی سطح فلز می تواند فرآیند خوردگی را تسریع کند.
- اکسیژن
اکسیژن یکی دیگر از عوامل اصلی برای تشکیل زنگ است. واکنش بین آهن یا فولاد و اکسیژن باعث تولید اکسید آهن می شود.
- نمک
نمک با افزایش رسانایی آب، فرآیند زنگ زدگی را تسریع می کند و باعث می شود الکترون ها بین فلز و آب حرکت کنند.
- محیط های اسیدی
محیط های اسیدی می توانند با افزایش سرعت واکنش شیمیایی بین فلز و اکسیژن باعث زنگ زدگی شوند.
اثرات زنگ زدگی
زنگ زدگی می تواند آسیب قابل توجهی به فلزات و آلیاژ های فلزی وارد کند. می تواند ساختار ساختمان ها، پل ها و سایر زیرساخت ها را تضعیف کند. زنگ زدگی همچنین می تواند طول عمر ماشین آلات و تجهیزات را کاهش دهد و منجر به تعمیرات و تعویض های پرهزینه شود. برخی از اثرات زنگ زدگی عبارتند از:
- کاهش یکپارچگی ساختاری
زنگ زدگی می تواند یکپارچگی ساختاری اجزای فلزی را تضعیف کند و آنها را مستعد شکست یا فروپاشی کند.
- کاهش راندمان
زنگ زدگی می تواند باعث شود ماشین آلات و تجهیزات با کارایی کمتری کار کنند و منجر به افزایش مصرف انرژی و کاهش بهره وری شود.
- افزایش هزینه های نگهداری
زنگ می تواند هزینه های نگهداری را با نیاز به تعمیرات و تعویض مکرر اجزای فلزی افزایش دهد.
- خطرات سلامتی
خود زنگ معمولی در بیشتر شرایط صنعتی مادهای بهشدت سمی محسوب نمیشود؛ اما خوردگی میتواند موجب آلودگی محصول، پوستهشدن سطح، خرابی تجهیزات و ایجاد لبههای تیز شود. همچنین در مخازن، خطوط انتقال و تجهیزات حساس، خوردگی ممکن است باعث نشت مواد خطرناک و ایجاد مخاطرات ایمنی شود.
- اثرات زنگ بر صنعت ساختمان سازی
زنگ می تواند تاثیر قابل توجهی بر صنعت ساختمان داشته باشد. زنگ زدگی اجزای فولادی در ساختمان ها و پل ها می تواند سازه را تضعیف کند و آن را مستعد خرابی یا ریزش کند. این می تواند به نگرانی های ایمنی و مسئولیت های قانونی بالقوه منجر شود. زنگ زدگی همچنین می تواند هزینه های نگهداری را افزایش دهد و طول عمر زیرساخت ها را کاهش دهد و در نهابت منجر به خسارات مالی قابل توجهی شود. بنابراین، جلوگیری از زنگ زدگی برای تضمین ایمنی و طول عمر ساختمان ها و سایر زیرساخت ها ضروری است. برای جلوگیری از زنگ زدگی در صنعت ساختمان، معمولا از پوشش های محافظ استفاده می شود. به عنوان مثال، پوشش های اپوکسی می توانند از فولاد در برابر خوردگی محافظت کرده و طول عمر آن را افزایش دهند. گالوانیزه نیز در صنعت ساختمان برای محافظت از قطعات فولادی در برابر زنگ زدگی استفاده می شود. در این فرآیند لایه ای از فلز روی بر روی سطح فولاد اعمال می شود تا از تشکیل زنگ زدگی جلوگیری شود.
- اثرات زنگ بر صنعت خودرو
زنگ زدگی نیز می تواند تاثیر قابل توجهی بر صنعت خودرو داشته باشد. زنگ زدگی بدنه خودرو و سایر اجزای فلزی می تواند ارزش خودروها را کاهش و هزینه های نگهداری را افزایش دهد. زنگزدگی همچنین میتواند ساختار خودروها را تضعیف کند و باعث شود رانندگی ایمنی کمتری داشته باشد. برای جلوگیری از زنگ زدگی در صنعت خودروسازی، سازندگان از انواع پوشش ها و عملیات های محافظ استفاده می کنند.
- اثرات زنگ بر صنعت تولید
زنگ زدگی همچنین می تواند تأثیر قابل توجهی بر صنعت تولید داشته باشد. زنگ زدگی اجزای فلزی در ماشین آلات و تجهیزات می تواند باعث کاهش کارایی و افزایش هزینه های نگهداری شود. در برخی موارد، زنگ زدگی می تواند باعث از کار افتادن ماشین آلات شود که منجر به کاهش بهره وری می شود. برای جلوگیری از زنگ زدگی در صنعت تولید، معمولاً از پوششها و عملیات های محافظ استفاده میشود. برای جلوگیری از ایجاد زنگ زدگی می توان پوشش هایی مانند رنگ و ضد زنگ را روی سطح اجزای فلزی اعمال کرد. گالوانیزه نیز در صنعت تولید برای محافظت از اجزای فلزی در برابر زنگ زدگی استفاده می شود.
پیشگیری از زنگ زدگی
جلوگیری از زنگ زدگی برای افزایش طول عمر اجزای فلزی و زیرساخت ها ضروری است. برای جلوگیری از زنگ زدگی می توان از چندین روش استفاده کرد، از جمله:
- پوشش های محافظ
اعمال پوشش محافظ بر روی سطح فلز می تواند با ایجاد مانعی بین فلز و محیط از ایجاد زنگ زدگی جلوگیری کند.
- گالوانیزه کردن
گالوانیزه فرآیندی است که در آن لایه ای از روی بر روی سطح فلز قرار می گیرد تا از زنگ زدگی و خوردگی محافظت کند.
- نگهداری مناسب
تعمیر و نگهداری منظم از اجزای فلزی می تواند با از بین بردن رطوبت یا آلاینده هایی که ممکن است روی سطح فلز وجود داشته باشد از زنگ زدگی جلوگیری کند.
- استفاده از فلزات مقاوم در برابر خوردگی
استفاده از فلزات مقاوم در برابر خوردگی مانند فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم می تواند از تشکیل زنگ زدگی جلوگیری کند.
- کنترل عوامل محیطی
کنترل عوامل محیطی مانند رطوبت، دما و قرار گرفتن در معرض آب شور می تواند از تشکیل زنگ جلوگیری کند.
زنگ زدگی رایج در استیل
استیلهای زنگنزن به دلیل وجود مقدار کافی کروم، لایهای نازک و غیرفعال روی سطح خود ایجاد میکنند که مقاومت آنها را در برابر خوردگی افزایش میدهد. بااینحال، این فولادها کاملاً مصون از خوردگی نیستند و در شرایطی مانند تماس با یون کلراید، محیط اسیدی، رسوبات سطحی یا نگهداری نامناسب ممکن است دچار خوردگی حفرهای، شیاری یا سطحی شوند.
مقاومت خوردگی استیل با آزمونهای متناسب با گرید و محیط مصرف ارزیابی میشود. برای مثال، ورق استیل 316 به دلیل وجود مولیبدن، در برابر خوردگی حفرهای ناشی از کلراید معمولاً عملکرد بهتری از استیل 304 دارد؛ اما در محیطهای بسیار شور یا اسیدی همچنان ممکن است به حفاظت و نگهداری مناسب نیاز داشته باشد.
علل زنگ زدگی ورق روغنی
ورق روغنی از فولاد کمکربن نورد سرد تولید میشود و مقاومت ذاتی بالایی در برابر زنگزدگی ندارد. لایه روغن روی سطح آن نقش محافظ موقت دارد و در صورت پاکشدن، آسیبدیدن یا نگهداری نامناسب، سطح ورق میتواند دچار خوردگی شود.
مهمترین عوامل زنگزدگی ورق روغنی عبارتاند از:
تماس با آب و رطوبت: قرارگیری در محیط مرطوب یا تماس مستقیم با آب، زمینه تشکیل زنگ را فراهم میکند.
آسیبدیدن لایه روغن: پاکشدن یا توزیع نامناسب روغن محافظ باعث میشود بخشی از سطح مستقیماً در معرض هوا و رطوبت قرار گیرد.
وجود نمک و یون کلراید: محیطهای ساحلی، آب شور و آلودگیهای نمکی سرعت خوردگی را افزایش میدهند.
میعان رطوبت: انتقال ورق از محیط سرد به فضای گرم و مرطوب ممکن است باعث تشکیل قطرات آب روی سطح شود.
بستهبندی و انبارداری نامناسب: تماس ورق با کف مرطوب، نفوذ آب به بستهبندی و نبود گردش هوای مناسب احتمال زنگزدگی را بیشتر میکند.
آلایندههای اسیدی و صنعتی: گازها و مواد شیمیایی خورنده میتوانند لایه محافظ سطح را تخریب و خوردگی را تسریع کنند.
ورق سیاه نیز در صورت قرارگیری در محیط مرطوب دچار خوردگی میشود، اما شرایط سطحی و نوع پوسته اکسیدی آن با ورق روغنی تفاوت دارد.
انواع زنگزدگی و راههای پیشگیری از آن
زنگزدگی نتیجه واکنشهای الکتروشیمیایی آهن و فولاد در حضور رطوبت و اکسیژن است و سرعت آن تحت تأثیر نمک، دما، آلودگیهای صنعتی و شرایط نگهداری قرار دارد. این پدیده میتواند استحکام قطعات، عملکرد تجهیزات و ایمنی سازهها را کاهش دهد.
استفاده از پوششهای محافظ، گالوانیزهکردن، کنترل رطوبت، انبارداری مناسب و انتخاب فولاد متناسب با شرایط محیطی از مهمترین روشهای پیشگیری از خوردگی هستند. هنگام خرید محصولات فولادی از فولاد حامیران نیز باید علاوه بر گرید و مشخصات فنی، شرایط محیطی محل مصرف و روش محافظت از سطح محصول در نظر گرفته شود.
