خوردگی فولاد چگونه باعث از بین رفتن یک سازه می‌شود؟

خوردگی یک نوع آسیب شیمیایی ناشی از واکنش فلزی مثل فولاد با محیط اطراف است. میل به خوردگی فلزات با توجه به پتانسیل شیمیایی که دارند، تعیین می‌شود. فولاد اساسا از آنجا که درصد اصلی آن را آهن تشکیل داده است میل بالایی به خوردگی دارد. این موضوع در فلزاتی مثل آلومینیوم، مس، تیتانیوم و … کمتر است.

اما به طور کلی شرایطی که فلز با آن در تماس است، تعیین کننده نوع و نرخ خوردگی فلز است.

آیا تمام فلزات دچار خوردگی می‌شوند؟

تمامی فلزات می‌توانند دچار خوردگی شوند. البته برخی فلزات مثل آهن به سرعت دچار خوردگی می‌شود. حتی فولاد زنگ نزن که به عدم زنگ زدن معروف است هم در زمان‌های طولانی دچار خوردگی می‌شود.

یک دسته از فلزات که به فلزات نجیب معروف هستند، فعالیت شیمیایی بسیار پایینی دارند به همین دلیل خوردگی فلزات نجیب پدیده بسیار نادری است. فلزات نجیب به همین دلیل بسیار نادر هستند. این فلزات عبارتنداز:

رودیم، پالادیم، نقره، پلاتین و طلا
ویدئوی جالب زیر زنگ زدایی فولاد توسط محلول‌های مختلف را نشان می‌دهد:

انواع خوردگی

خوردگی به دلایل متعددی در فلزات و به خصوص فولاد می‌تواند اتفاق بی‌افتد. در برخی موارد  با آلیاژسازی و کنترل اتمسفر اطراف قطعه فولادی می‌توان خوردگی را کمی کنترل کرد. اما به طور کلی خوردگی در انواع زیر در فولاد و سایر فلزات رخ می‌دهد:

خوردگی عمومی (General corrosion)

عمومی‌ترین نوع خوردگی در فلزات به این صورت رخ می‌دهد که تمام سطح یک سازه فولادی مورد حمله خوردگی قرار می‌گیرد. خوردگی در این حالت بر اساس واکنش‌های شیمیایی و الکتروشیمیایی رخ می‌دهد. این نوع خوردگی قابل پیش بینی‌ترین نوع خوردگی است و معمولا در سازه‌های فولادی تمهیداتی برای مقابله با این نوع خوردگی در نظر گرفته می‌شود.

خوردگی موضعی

این نوع خوردگی فقط در بخشی از سازه‌ی فولای و به سه شکل زیر رخ می‌دهد:

خوردگی حفره‌ای (Pitting)

این نوع خوردگی موضعی باعث ایجاد سوراخ‌های ریزی در سطح فلز می‌شود.

خوردگی حفره‌ای

خوردگی شیاری

این نوع از زنگ زدگی در نواحی‌ای مثل شیارهای روی سطح، شیارهای پیچ و مهره و اطراف واشر رخ می‌دهد.

خوردگی شیاری

خوردگی رشته‌ای

این نوع خوردگی در مواقعی اتفاق می‌افتد که عامل خورنده مثل آب به زیر لایه پوشش فولاد نفوذ کند. لایه پوشش می‌تواند رنگ یا سایر محافظ‌ها باشد.

خوردگی رشته‌ای

خوردگی گالوانیک

این نوع از خوردگی زمانی اتفاق می‌افتد که دو فلز با پتانسیل متفاوت به صورت فیزیکی یا به کمک یک الکترولیت هادی به هم متصل شوند. در این حالت واکنش‌های کاتدی و آندی رخ می‌دهد و فلزی که پتانسیل خوردگی بیشتری دارد، خورده می‌شود.

خوردگی تحت تنش (Stress corrosion)

در برخی موارد قطعه‌ی طراحی شده همزمان در محیط خورنده و تحت تنش قرار دارد. در این شرایط خوردگی فلز تشدید می‌شود و قطعه با ایجاد ترک و شکست، تخریب می‌شود.

پیشگیری از خوردگی

طبق تخمین سازمان جهانی خوردگی، خسارت سالانه ناشی از خوردگی در دنیا چیزی در حدود ۲۵۰۰ میلیارد دلار است. حدود ۲۵ درصد از این خسارت را می‌توان با روش های ساده حفاظت کاهش داد. هزینه حفاظت و نگهداری سازه‌ها در برابر خوردگی فقط از دیدگاه اقتصادی نباید بررسی شود چرا که بحث خوردگی آسیب‌هایی به سلامت و محیط زیست هم می‌تواند وارد کند. خوردگی پل‌ها، ساختمان‌ها، کشتی‌ها و سایر سازه‌های فولادی حساس می‌تواند جان تعداد زیادی انسان را به خطر بی‌اندازد.

قدم اصلی پیشگیری از خوردگی در مرحله طراحی قطعه است. جایی که کارشناسان متالورژی با در نظر گرفتن تمامی شرایط کاری قطعه باید بهترین ماده و آلیاژ را برای ساخت قطعه انتخاب کنند.

بحث خوردگی مقاطع فولادی ورق، تیرآهن، میلگرد، پروفیل، نبشی، ناودانی، سپری یکی از معضلات پروژه‌ها است. مقاطعی همچون ورق گالوانیزه ، ورق قلع اندود، ورق رنگی و مقاطع از جنس استیل مثل میلگرد استیل و ورق استیل، بیشترین مقاومت را به خوردگی دارند. در بحث طراحی باید مقطع با جنس مورد نظر انتخاب شود تا بهترین کارایی حاصل شود.