واحدهای اندازه‌ گیری خوردگی

زوال یک ماده در نتیجه برهمکنش آن با محیط اطراف اتفاق می‌ افتد که امری کاملا طبیعی است. اگرچه این تعریف برای هر نوع ماده ‌ای قابل اجرا است، اما معمولاً برای آلیاژهای فلزی در نظر گرفته می‌ شود.

در ادامه قصد داریم به جزئیات بیشتری درباره خوردگی و واحدهای اندازه‌گیری خوردگی بپردازیم با ما همراه باشید.

معرفی خوردگی

خوردگی زمانی رخ می‌دهد که یک فلز به‌ طور طبیعی به شکل پایدارتری مانند حالت اکسید، هیدروکسید یا سولفید تبدیل ‌شود که منجر به آسیب رسیدن به ماده خواهد شد. به تعبیر دیگر خوردگی باعث از بین رفتن فلز در زمان واکنش با محیط می ‌شود.

انواع خوردگی

خوردگی یکنواخت: این نوع خوردگی رایج‌ترین شکل خوردگی در فلزات است که معمولاً به‌طور یکنواخت در مناطق وسیعی از سطح یک ماده اتفاق می‌افتد.

خوردگی حفره‌ای: یکی از تهاجمی‌ترین اشکال خوردگی است که پیش‌بینی، تشخیص یا مشخص کردن حفره ‌ها در آن دشوار است. این نوع خوردگی موضعی، زمانی اتفاق می‌افتد که یک نقطه آندی یا کاتدی، با سطح اطراف خود یک سلول خوردگی را تشکیل می‌دهد.

این گودال می‌تواند سوراخ یا حفره‌ای ایجاد کند که معمولاً از سطح به پایین و در جهت عمودی به مواد نفوذ می‌کند. خوردگی حفره‌ای می تواند به واسطه عدم یکنواختی در ساختار فلز ایجاد شود. این شکل خطرناک از خوردگی باعث از کار افتادن و خرابی سازه فلزی می‌شود.

خوردگی شکافی: این شکل از خوردگی در مناطقی که اکسیژن محدود است مانند زیر واشر یا سر پیچ اتفاق می‌افتد. این خوردگی موضعی معمولاً از تفاوت در غلظت یون بین دو ناحیه فلز حاصل می‌شود.

محیط راکد از گردش اکسیژن جلوگیری می‌کند، که باعث غیر فعال شدن سلول خوردگی و ایجاد محلول راکد می‌شود و در نتیجه تعادل pH را از حالت خنثی دور می‌کند. عدم تعادل بین شکاف و بقیه مواد به نرخ بالای خوردگی کمک می‌کند.

خوردگی شکافی می‌تواند در دماهای پایین‌تری نسبت به خوردگی حفره‌ای رخ دهد، اما با طراحی مناسب اتصالات می‌توان آن را به حداقل رساند.

خوردگی بین دانه‌ای: خوردگی بین دانه‌ای زمانی اتفاق می‌افتد که ناخالصی‌ها در مرزهای دانه‌ای، که در طول انجماد یک آلیاژ تشکیل می‌شوند، وجود داشته باشند. همچنین می‌تواند ناشی از غنی شدن یا تهی شدن یک عنصر آلیاژی در مرزهای دانه باشد.

این نوع خوردگی در امتداد یا در مجاورت دانه‌ها رخ می‌دهد و علی‌رغم اینکه بخش عمده‌ای از مواد تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند، بر خواص مکانیکی فلز تأثیر می‌گذارد.

Mils در سال (MPY) به چه معناست

میزان نفوذ میل در سال (MPY) یکی از واحدهای اندازه‌گیری خوردگی است که یک هزارم اینچ در نظر گرفته می‌شود. نفوذ میل در سال معمولاً در سیستم اندازه‌گیری ایالات متحده به عنوان mils شناخته می‌شود.

Mils در سال، برای اندازه‌گیری نرخ خوردگی کوپن نیز استفاده می‌شود. همچنین ممکن است این نوع واحد اندازه‌گیری خوردگی برای اندازه گیری ضخامت یا تحمل یک پوشش در برابر خوردگی استفاده شود.

(MPY)

نرخ خوردگی، سرعتی است که در آن، فلزات در یک محیط خاص دچار زوال می‌شوند. این نرخ به شرایط محیطی و نوع فلز بستگی دارد. نرخ خوردگی معمولا با استفاده از mils در سال محاسبه می‌شود.

مقادیر مورد نیاز برای محاسبه نرخ خوردگی

• کاهش وزن (کاهش وزن در زمان مرجع)
• مساحت (مساحت سطح اولیه)
• زمان (طول زمان مرجع)
• تراکم

مزایای استفاده از Mils در سال (MPY)

این واحد اندازه گیری خوردگی برای اندازه‌ گیری ضخامت مواردی مانند( رنگ، کاغذ، سیم، فویل و ورق پلاستیکی) استفاده می شود.

به عنوان مثال اندازه‌گیری مناسب یک کارت شناسایی پلاستیکی متوسط حدود 30 میل است.

این اندازه‌گیری می ‌تواند از نظر تحمل‌ بار و ابعاد ساخت، مانند تولید واشرهای سر موتور خودرو یا مقدار ماده‌ای که باید از سر خودرو جدا شود تا بتوان نسبت تراکم سیلندر را تنظیم کرد، بسیار مفید باشند.

همچنین در سرویس موتورهای خودرو و برای اندازه گیری نقاط احتراق و شکاف شمع‌ ها بسیار مورد استفاده‌ قرار می گیرند. علاوه بر این، واحدهای اندازه گیری خوردگی در مشخصات تلرانس سیلندرهای هیدرولیک و ساخت بردهای مدار چاپی (PCB ) استفاده می‌شوند.

هنگامی که فلزات در تماس با مواد خاصی در هوا یا آب قرار گیرند دچار تغییراتی می‌ شوند که به آن تغییرات شیمیایی می‌ گویند و همین تغییرات باعث از بین رفتن یکپارچگی فلز و خوردگی آن می‌ شوند.

اکسیژن، نمک، گوگرد و بقیه مواد همگی می‌ توانند تحت تاثیر عوامل خوردگی قرار بگیرند و از بین بروند. برای اینکه نرخ و میزان خوردگی را بسنجیم از واحدهای اندازه گیری خوردگی استفاده می‌ کنیم.

هنگامی که فلزی خورده یا خراب می‌شود، نمی‌تواند همان بارهایی را که قبل از شروع خوردگی بر دوش داشت تحمل کند. خوردگی می‌ تواند در یک نقطه یا مکان خاص شرایط خطرناکی را ایجاد کند و خطرآفرین باشد.

فلزات مورد استفاده در پل‌ها، خطوط راه آهن و ساختمان‌ها همگی در معرض خوردگی هستند. به همین دلیل، نظارت و مدیریت خوردگی برای جلوگیری از فروپاشی سازه مهم است.

میزان و سرعت خوردگی

سرعت خوردگی به مدت زمانی اتلاق می‌شود که طی آن یک فلز معین در محیطی خاص خراب یا خورده می‌شود. سرعت به شرایط محیطی و همچنین نوع و شرایط فلز بستگی دارد. نرخ خوردگی بر اساس میلی‌متر (هزارم اینچ) نفوذ در هر سال محاسبه می‌شود.

تبدیل نرخ خوردگی و واحدهای آن

برای تبدیل نرخ خوردگی میلی‌متر در سال (MPY) و میلی‌متر معادل متریک در سال (MM/Y) به میکرومتر در سال (MicroM/Y) می‌توانید از معادله زیر استفاده کنید:

فرمول محاسبه سرعت خوردگی ناشی از تلفات فلزی

• W = کاهش وزن بر حسب میلی گرم
• D = چگالی فلز بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب
• A = مساحت نمونه بر حسب سانتی متر مربع
• T = زمان قرار گرفتن در معرض نمونه فلزی بر حسب ساعت

دیگر واحدهای مرسوم برای بیان سرعت خوردگی عبارتند از

• µm/year : عمق نفوذ خوردگی (میکرومتر در سال)
• Gr/m2.day : افت وزنی (گرم بر متر مربع در روز)
• Mm/year : عمق نفوذ خوردگی (میلی متر در سال)
• Ipy : عمق نفوذ خوردگی (اینچ در سال)
• ipmo : اینچ در ماه

دلایل اهمیت نرخ خوردگی

همانطور که می‌دانیم نرخ خوردگی طول عمر فلزات و به‌طورکلی مقاومت سازه‌های فلزی را تعیین می‌کند. این متغیر باعث انتخاب صحیح فلزات مورد استفاده برای اهداف مختلف در محیط‌های متنوع می شود.

میزان خوردگی الزامات نگهداری سازه‌ها را تعیین می‌کند. به عنوان مثال یک سازه فلزی در یک محیط مرطوب (به عنوان مثال، یک پل فلزی در شمال کشور) ممکن است نسبت به یک سازه مشابه در یک مکان خشک‌تر (به عنوان مثال، یک پل فلزی در شرق کشور) نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری داشته باشد.

برنامه‌های تعمیر و نگهداری بر اساس انواع محاسباتی که در بالا توضیح داده شد، ایجاد می‌شوند.

مهندسی خوردگی

مهندسی خوردگی یک حرفه نسبتاً جدید است که به کند کردن، معکوس کردن و جلوگیری از تاثیر خوردگی بر مواد و ساختار اختصاص داده شده است. مهندسان خوردگی مسئول توسعه پوشش‌ها و روش‌هایی هستند که می‌توانند برای بهبود مقاومت فلزات در برابر خوردگی استفاده شوند.

مهندسان همچنین درگیر توسعه و ساخت موادی هستند که در برابر خوردگی آسیب‌پذیری کمتری دارند. به عنوان مثال، سرامیک‌های جدید بدون خوردگی، گاهی اوقات می‌توانند جایگزین فلزات شوند.

در شرایطی که خوردگی احتمالا موقعیت‌های خطرناک یا هزینه‌بری را ایجاد می‌کند، مهندسان خوردگی می‌توانند راه‌حل‌هایی را برای ممانعت از این امر توصیه و اجرا کنند.

جمع بندی

Mils در سال یا MPY برای تعیین میزان خوردگی در لوله، سیستم لوله یا سایر سطوح فلزی استفاده می‌شود. از این واحد اندازه‌گیری خوردگی برای محاسبه از دست دادن مواد یا کاهش وزن سطوح فلزی استفاده می‌شود.

در فرمولی که پیش‌تر به آن اشاره کردیم از نوع فلز، اندازه سطح نمونه و زمان قرار گرفتن در معرض خوردگی استفاده می‌شود و ارزش و طول عمر فلز بر حسب میلی متر در سال محاسبه می‌شود.

سوالات متداول