خاصیت ضد خوردگی چیست و ترکیبات شیمیایی بهره مند از این ویژگی چه اثراتی دارند؟ از آنجایی که سیستم های صنعتی از فلزات پرکاربردی همچون آهن، روی، استیل، آلومینیم و … ساخته می شوند، محافظت از آن ها در برابر فرآیند خوردگی بسیار مهم است.
استفاده از ضد خوردگی بهترین ایده برای جلوگیری از این اتفاق است که معمولا از ترکیبات شیمیایی مختلفی ساخته می شود و هنگام اضافه شدن به مایع یا گاز، میزان خوردگی فلز یا آلیاژ را تا حدود زیادی کاهش می دهد. دیگر اسامی ضد خوردگی ها، مهار کننده خوردگی، آنتی کروژن و بازدارنده خوردگی است که با قرارگیری روی سطح فلز لایه ای تشکیل می شود و از آن محافظت می کند.
خوردگی چیست؟
به گفته استانداردهای روز دنیا، فرآیند خوردگی به گونه ای رخ می دهد که فلز با محیط اطراف وارد واکنش های فیزیکی و شیمیایی می شود. این اتفاق به صورت کاملا طبیعی و الکتروشیمیایی رخ می دهد و در آخر روی ویژگی های فلز اثرگذار است. حتی ممکن است دیگر فلز عملکرد خوبی نداشته باشد و همانند روزهای اولیه استحکام و عالی بنظر نرسد.
یکی از موثرترین فرآیندها روی ساختار فلز، اسید شویی است که اسیدهایی همچون اسید کلریدریک و اسید سولفوریک حضور پررنگی دارند. برای بازدارندگی اسید نیز از مواد آلی استفاده می کند که ترکیبات آلی دارای نتیروژن ارجعیت دارند.
طی این فرآیند فلز تصفیه شده، به صورت پایدار به صورت اکسید، هیدروکسید یا سولفید ظاهر می شود و این موضوع برای تمام فلزات صدق می کند. برخی فلزها همانند آهن خالص، دچار خوردگی می شوند که میان آن ها فولاد ضدزنگ با سرعت کمتری خورده خواهد شد. به همین دلیل، این فلز بیشتر دیگر مدل ها در صنایع کاربرد دارد.
بیشتر بخوانید: خواص گلیسیرین برای پوست
ضد خوردگی چیست؟
خاصیت ضد خوردگی مخصوص ترکیباتی است که هنگام تزریق به سطوح فلزی از آن ها در برابر خوردگی محافظت می کنند و سرعت بروز آن را کاهش می دهند. میزان اثربخشی ضد خوردگی ها به ترکیبات به کار رفته در آن مانند نوع فلز، ترکیبات ناخالصی، دما، غلظت، هندسه تجهیزات و نوع فلز بستگی دارد. همچنین خصوصیات آن ها بسیار خاص و متفاوت استف برای مثال، هنگام استفاده از بازدارنده به مقدار کم باید عملکرد مفیدی در برابر فلزات داشته باشد و در هر شرایط و با ایجاد هر تغییر مانند کاهش یا افزایش دما باز هم اثربخشی خود را بگذارد.
معمولا از ضد خوردگی ها در سیستم های مختلفی مانند خنک کننده، خطوط انتقال مواد، واحدهای تولید نفت و گاز، فرآیندهای تصفیه آب، واحدهای پالایشگاهی و … استفاده می کنند که با توجه به نوع فلز و شرایط محیطی دسته بندی شده اند.
ضمنا بی کربنات سدیم یا همان جوش شیرین یکی از بهترین راهکارها برای رفع رایحه های بد است که با عوامل ایجاد کننده بو وارد واکنش می شود و به خنثی سازی آن ها می پردازد.
محیط خوردنده
تمام محیط ها از خاصیت خوردگی برخوردار هستند، اما برخی محیط ها شدیدتر و برخی دیگر ضعیف تر است. مهم ترین محیط های خورنده شامل هوا، رطوبت، آب های تازه و طبیعی و مقطرر، آب های نمک دار یا شور، اتمسفرهای روستایی، شهری و صنعتی، آب های دارای املاح معدنی، بخار و گازهای حاوی کلر، آمونیاک، سولفور نیتروژن و انواع محصولات غذایی و …. است. در ادامه با انواع محیط های خوردنده آبی آشنا می شوید:
آب های طبیعی و آشامیدنی
فلزات قرار گرفته در محیط های آبیی خیلی سریع تحت تاثیر شرایط آب مانند مواد آلی، میکرو ارگانیسم ها و سختی آب قرار می گیرند. یکی از عوامل موثر بر مشخص کردن میزان خوردگی در محیط های آبی، pH یا اسیدیته آب است.
آب دریا
آب دریا از مواد قلیایی و نمک تشکیل شده است که خاصیت اکترولیت خوب شرایط ویژه ای برای خوردگی فلزات ایجاد می کند. معمولا خوردگی فلزات آب دریا به مقدار اکسیژن، درجه حرارت، سرعت حرکت آب و اجزای بیولوژیکی مربوط می شود.
بیشتر بخوانید: روش ساخت کربن اکتیو
روش های جلوگیری از خوردگی
امروزه از انواع مواد ضد خوردگی در صنایع مختلف استفاده می کنند و روش های مختلفی مانند پوشش های لعابی و پلیمری، استفاده از حفاظت کاتدی، آلیاژهای مقاوم تر در برابر خوردگی و … روی کار آمده است، اما میان راهکارهای مختلف، بازدارنده ها و ضد خوردگی ها طرفداران بیشتری دارند و بدلیل راحتی استفاده از آن میان صنایع مختلف نقش ویژه ای ایفا می کنند. نحوه عملکرد آن ها برای پیشگیری از خوردگی به اشکال زیر است:
- با ایجاد لایه ای محافظ از تماس سیال خورده با سطح فلز جلوگیری می کند.
- ضد خوردگی ها با برقراری واکنش با مواد خورنده فرآیند خوردگی را کاهش یا به طور کامل متوقف می کند.
انواع بازدارنده خوردگی
بازدارنده های خوردگی با توجه به نوع عملکردشان مانند تاخیر در واکنش کاتدی یا آندی یا هر دو، دسته بندی می شوند. آنها یا موجب کاهش سرعت واکنش های کاتدی یا از راه رسوب گذاری در محدوده های کاتدی مانع ایجاد عناصر فرسایش روی سطح فلز می شوند.
در حقیقت یکی از بهترین راهکارهای کاهش واکنش کاتدی، استفاده از سموم کاتدی است. همچنین با کمک دستگاه های محافظ اکسیژن می توان تاحدودی اثرخوردگی را کاهش داد. برای مثال، یون های سولفیت و بی سولفیت بدست آمده از واکنش های سولفات با اکسیژن یا واکنش ردوکس با کبالت یا نیکل بسیار موثر برای مانع شدن فلز در برابر خوردگی است.
بازدارنده های آندی
این دسته از ترکیبات از اکسایش آهن با کمک بازدارنده های آندی جلوگیری می کنند و با ایجاد لایه ای نازک اکسید مانع خوردگی فلزات می شود. در موارد زیر با بازدارندهای آندی آشنا می شوید:
- کرومات
- اورتوفسفات ها
- نیترات
بازدارنده های ترکیبی: این دسته از بازدارنده ها با کمک ایجاد فیلم نازک روی سطح فلز مانع خوردگی آن می شوند. در آخر، موجب تغییر پتانسیل خوردگی فلز مهار شده در جهت کاتدیک یا آندی متمایل می شوند. یا پتانسیل خوردگی فلز را کاملا از بین می برد. همچنین امکان کم کردن آن وجود دارد.
بازدارنده های فاز بخار: این دسته از متریال به دلیل فشار بخار بالا تبخیر می شوند و روی سطح فلز می نشینند. موقعیت مکانی تبخیر مواد نیز میان شکاف ها و شیارهاست که رایج ترین موادهای بازدارنده در قالب بخار می توان به مورفولین یا هیدرازین اشاره کرد.
بیشتر بخوانید: مزایای اسید فسفریک به عنوان کود مایع
بازدارنده مخلوط
معمولا استفاده از چند بازدارنده مخلوط نتیجه موثرتری خواهد داشت. برای مثال، استفاده از بازدارنده های کاتدی مانند نمک های فلزاتی همچون روی، منیزیم و … و بازدارنده های آندی مانند فسفات، نیتریت و آنیون های کرومات احتمال بازدارندگی به شدت افزایش می یابد.
ترکیبات مختلفی میان اسیدها وجود دارد که اثری بی نظیری بر پیشگیری از خوردگی فلزات از خود به نمایش می گذارند. این دسته از مواد مانند یون های هالید، مواد با وزن مولکولی زیاد مانند نشاسته که به اشکال مختلف جامدات تا گازها مشاهده می شوند.
جالب است بدانید ترکیبات آلی همچون آن هایی که در گروه های 5 و 6 جدول حضور دارند، خواص بهتری از خود نشان می دهند. این دسته از ترکیبات با بهره مندی از رادیکال های آلیل یا آریل خواص بازدارندگی شان به صورت تجربی مشاهده شده است.
ضد خوردگی بنزوتریازول
بنزوتریازول یکی از رایج ترین ضد خوردگی هاست که بیشتر مواقع برای فلز مس استفاده می شود. نحوه عملکرد آن بدین گونه است که لایه ای بی ضرر روی سطح فلز ایجاد می کند تا مانع خوردگی مس شود.
فاکتورهای مهم در انتخاب درست ضد خوردگی
انتخاب ماده بازدارنده خوردگی به نوع فلز بستگی دارد. علاوه براین دقت به برخی ویژگی ها مانند دمای اثربخشی موجب می شود بهترین گزینه را برای فلز مورد نظر انتخاب کنید. از جمله رایج ترین عوامل خوردنده شامل اکسیژن، دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن است که اکسیژن با استفاده از بازدارنده های احیا کننده مانند هیدرازین ها و آمین ها قابل حذف است.
برای مثال، با کمک ضد خوردگی بر پایه هیدرازین، به راحتی می توان اکسیژن را به آب تبدیل نمود. علاوه براین بازدارنده هایی همچون هگزامین، فنیلن دی آمین و دی متیل اتانول آمین بر بازدارندگی اکسیژن اثرگذارند. برخی از بازدارنده ها هنگام قرارگیری روی سطح، تغییراتی شکل می گیرد که از خوردگی فلز جلوگیری می کنند.
بیشتر بخوانید: واکنش های نشادر
کاربردهای ضد خوردگی
این دسته از مواد شیمیایی باید تشکیل لایه محافظ موجب افزایش طول عمر فلز می شوند و مقاوم بودن آن را در برابر خوردگی بالا می برد. در موارد زیر با کاربردهای متنوع ضد خوردگی ها آشنا می شوید:
- گاهی اوقات ضد خوردگی ها به رنگ اضافه می شوند و رنگدان ها با داشتن این خاصیت از ضدزندگی فسفات روی جلوگیری می کنند. معمولا ترکیباتی همچون نمک های روی از ارگانونیتروژن ها با رنگدانه های ضد خوردگی قابل استفاده هستند.
- ضد خوردگی مورد انتخاب در پالایشگاه های نفت، سولفید هیدروژن است که از خوردگی فولادها جلوگیری می کند.
- آمین های فرار همانند ضد خوردگی در دیگ های بخار استفاده می شود که اثرات اسید را به حداقل می رساند.
- ضدعفونی کنند ها نیز اثر بی نظیری روی پیشگیری از خوردگی میکروبی دارند. برای مثال، کلرید بنزالکونیوم در صنعت میادین نفتی قابل استفاده است.
- دی تیوفسفات روی معمول مناسب روغن کاری است.
- از ارتو فسفات ها برای پیشگیری شسته شدن سرب و مس داخل لوله استفاده می کنند.
نتیجه گیری
بازدارنده خوردگی یکی از موثرترین ترکیبات شیمیایی صنایع است که از میزان خوردگی فلزات می کاهد و همانند مواد افزودنی مایعاتی فلز مورد هدف را احاطه می کند. این دسته از مواد شیمیایی ویژگی های فوق العاده ای در زمینه زنگ زدگی و روانکاری دارند و با ایجاد پوشش مستحکم فلز را در برابر عوامل ویرانگر مانند رطوبت، اکسیداسیون و … ایمن نگه می دارد.
0 دیدگاه