در زندگی‌ شهری و صنعتی امروز، که در آن ارتباط تنگاتنگی با به‌کارگیری آهن‌آلات وجود دارد، چالش‌های بسیاری مطرح می‌شود. یکی از مشکلاتی که امروزه، تمام جوامع با آن درگیر هستند، خوردگی انواع فلزات است.

به تناسب آن‌که مقطع آهنی در چه مکانی مورد استفاده قرار گیرد و یا به عبارتی وابسته به نوع کاربرد آن، وجود و عدم وجود خوردگی‌ها، چالش‌برانگیز‌تر خواهد بود! یکی از این مقاطع مهم، لوله‌های فولادی هستند که در صنایع بسیاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

علل مختلفی منجر به ایجاد خوردگی در لوله‌ فولادی می‌شود که شناخت آن‌ها، منجر به تسهیل رفع آن می‌گردد. علت‌های مختلف، انواع مختلفی از خوردگی را ایجاد می‌کنند. در مقاله پیش رو ضمن بررسی دلایل بروز خوردگی در لوله، انواع خوردگی را نیز معرفی خواهیم کرد. با شاهین فلز سپاهان همراه شوید.

خوردگی چیست؟

خوردگی فلزات به انگلیسی Corrosion نامیده می‌شود و یکی از رخدادهایی است که به علت عدم نگهداری مناسب از فلزات، تقریبا به کرات مشاهده می‌شود. خوردگی فرآیندی طبیعی است که طی آن، فلز تصفیه شده به شکل پایدارتر شیمیایی همچون اکسید، هیدروکسید یا سولفید تبدیل می‌گردد.

خوردگی که منجر به تخریب فلزات می‌شود، حاصل واکنش شیمیایی و یا الکتروشیمیایی مواد با محیط است. این فرآیند در فلزات منجر به ایجاد انواع گوناگونی از خوردگی می‌شود. مقاطع مختلفی مورد هدف خوردگی‌ها قرار می‌گیرند که بسته به کاربری این مقاطع، اهمیت وقوع این فرآیند در آن‌ها مهم‌تر خواهد شد.

یکی از این انواع، لوله‌های فولادی هستند که به‌طور گسترده در صنایع مهمی همچون نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. در لوله و به طور کلی در فلزات، انواع مختلفی از خوردگی به‌وجود می‌آید که هر یک تحت تاثیر علل مختلفی است. در ادامه هر یک از آن‌ها را معرفی خواهیم کرد.

برای آشنایی کامل با خوردگی و انواع آن، مطالعه مقاله خوردگی چیست و چگونه در فلزات اتفاق می افتد؟ را پیشنهاد می‌کنیم.

انواع خوردگی کدام است؟

فارغ از آن‌که کدام یک از مقاطع فولادی مدنظر باشد، به‌طور کلی خوردگی در فلزات، در انواع زیر به‌وجود می‌آید:

  • خوردگی سایشی
  • خوردگی گالوانیک
  • خوردگی بین دانه‌ای
  • خوردگی حفره‌ای
  • خوردگی باکتریایی
  • خوردگی یکنواخت

خوردگی در چه سطحی از لوله‌های فولادی اتفاق می‌افتد؟

لوله‌های فولادی یکی از انواع مقاطع بسته هستند که در صنایع مختلفی همچون پتروشیمی کاربری دارند. همان‌طور که از نام و شکل آن‌ها برمی‌آید، لوله‌ها دارای 2 سطح داخلی و خارجی هستند. هر دو این سطوح امکان خوردگی دارند اما با این حال، خوردگی بیش‌تر در خارج از لوله‌های فولادی اتفاق می‌افتد. در ادامه به شرح چگونگی بروز هر کدام خواهیم پرداخت.

  • خوردگی خارجی

قسمت خارجی یا بیرونی لوله‌ها که معمولا در تماس با خاک است، صرف نظر از مکانیزم خوردگی و چگونگی ایجاد آن، خوردگی خارجی نامیده می‌شود. معمولا لوله‌های فولادی مدفون در خاک برای جلوگیری از خوردگی، پوشش‌دهی شده و پتانسیل حفاظتی نیز بر خط اعمال می‌گردد.

از آن‌جایی سطح بیرونی فلز به علت برخورداری از پوشش، مستقیما با خاک تماس نداشته و امکان عبور جریان نیز وجود ندارد، دچار خوردگی نخواهد شد. اما در مواقعی که پوشش درست عمل نکند و یا دچار مشکل شود، با وجود حفاظت کاتدی نیز امکان وقوع خوردگی وجود خواهد داشت.

جدا شدن پوشش از سطح فلز سبب آن می‌شود که سطح لوله مستقیما با الکترولیت موجود در خاک در تماس باشد. شدت خوردگی به‌وجود آمده تحت تاثیر میزان خورندگی خاک، میزان یون‌ و املاح در خاک، وجود یا عدم وجود باکتری در خاک و غیره می‌باشد.

پوشش لوله‌ فولادی به دلایل مختلفی همچون آب‌گریزی، پتانسیل حفاظتی، مقدار نامناسب چسبندگی و تنش‌های موجود در زیر خاک ممکن است که دچار آسیب گردد. این موارد معمولا منجر به ایجاد خوردگی موضعی بر سطح خارجی لوله می‌شوند.

  • خوردگی داخلی

به مثابه تعریف قبل، خوردگی داخلی نیز به آن نوع از خوردگی اطلاق می‌گردد که درون لوله فولادی روی دهد. در خوردگی داخلی ترکیب سیال و مشخصات فیزیکی همچون سرعت و چگالی از اهمیت بسیاری برخوردار است.

در سیال درون لوله ترکیباتی مانند هیدروژن سولفید وجود دارد که منجر به جذب هیدروژن به ساختار لوله می‌گردند. همین امر شکست ناشی از تردی هیدروژن یا خوردگی تنشی را تحریک می‌کند.

برای آن‌که از بروز تلاطم درون لوله و به تبع آن، خوردگی سایشی جلوگیری شود، لازم است که سرعت سیال از سرعت بحرانی لوله کم‌تر باشد. باکتری‌هایی که در سیال درون لوله وجود دارند، احتمال ایجاد خوردگی میکروبی را افزایش می‌دهند.

خوردگی میکروبی معمولا درون لوله‌های انتقال فرآورده نفتی دیده می‌شود؛ چراکه مقداری از آبی که در مراحل هیدروتست لوله‌ها در آن وارد می‌شود، باقی می‌ماند.

انواع خوردگی در لوله های فولادی کدام است؟

پیش‌تر بررسی کردیم که در چه سطوحی از لوله، امکان بروز خوردگی وجود دارد. به‌طور کلی و صرف نظر از خارجی یا داخلی بودن، خوردگی در لوله‌های فولادی در انواع زیر به‌وجود می‌آید:

  • خوردگی میکروبی

خوردگی میکروبی از انواع خوردگی در لوله فولادی به شمار می‌آید که به طور تقریبی 20 درصد خوردگی لوله ها به نوع میکروبی اختصاص می‌یابد. این خوردگی آن نوعی از خوردگی است که به سبب فعالیت میکروارگانیسم‌ها آغاز و پس از آن تشدید می‌گردد.

میکروارگانیسم‌ها، ارگانیسم‌هایی هستند که شامل جلبک، باکتری یا قارچ بوده که با چشم غیرمسلح، امکان مشاهده آن‌ها وجود ندارد. این میکروارگانیسم‌ها منجر به ایجاد نوعی خاص از خوردگی نمی‌شوند؛ بلکه تخریب‌های موضعی همچون حفره‌دار شدن، جدایش انتخابی، تشدید خوردگی سایشی یا گالوانیکی، خوردگی با تنش و یا تردی هیدروژنی را حاصل می‌شوند.

  • خوردگی حفره‌ای

چنان‌چه در طول لوله فولادی، حباب‌های ریزی به وجود آید، خوردگی حاصل شده، حفره‌ای نامیده می‌شود. بروز خوردگی حفره‌ای منجر به آن می‌گردد که استحکام و ضخامت دیواره لوله کاهش پیدا کند.

  • خوردگی گالوانیک

معمولا خوردگی گالوانیک زمان‌هایی رخ می‌دهد که چندین لوله با جنس‌های متفاوت از یک‌دیگر، در کنار و در تماس با هم باشند. در این مواقع، فلزی که از لحاظ شیمیایی فعال‌تر باشد، دچار خوردگی می‌شود و در نهایت رسوب فلز قابل مشاهده خواهد بود. برای جلوگیری از وقوع این خوردگی لازم است از عایقی که رسانای الکتریکی نیست، میان لوله‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

  • خوردگی یکنواخت

خوردگی یکنواخت، از معمول‌ترین انواع خوردگی در لوله‌ فولادی به شمار می‌آید. بسیار مشاهده می‌شود که لوله‌ها در اثر زنگ‌زدگی دچار کاهش ضخامت به‌صورت یکنواخت و در سرتاسر لوله گردند. کاهش ضخامت مستقیما بر روی وزن لوله‌ها نیز اثرگذار است.

این خوردگی غالبا به علت وجود آند و کاتد و تشکیل‌ پیل‌های آندی-کاتدی است. برای جلوگیری از وقوع آن می‌توان از حفاظت کاتدی، برخی از بازدارنده‌ها و پوشش‌های مخافظ مناسب با جنس لوله استفاده گردد.

  • خوردگی شیاری

در تعریف کلی، خوردگی‌هایی که در شکاف اطراف جوش و اتصالات لوله‌ها ایجاد می‌شود را خوردگی شیاری یا شکافی می‌نامند. هنگامی که در محل‌های جوش و اتصالات لوله‌ها، یون‌های سیال وجود داشته باشد، خوردگی شیاری به‌وجود می‌آید.

خوردگی چگونه در لوله های فولادی اتفاق می‌افتد؟

تا به این قسمت از مقاله به بررسی انواع خوردگی در لوله‌های فولادی پرداختیم. پرواضح است که علت بروز انواع خوردگی در یک مقطع یکسان نیست و به دلایل مختلفی ایجاد می‌گردد. شناخت این عوامل به‌طور غیرمستقیم

منجر به آن می‌شود که با نحوه جلوگیری از انواع خوردگی آشنا شویم و برای هر یک اقدامی مناسب صورت دهیم. به‌طور کلی مهم‌ترین و اثرگذارترین عاملی که منجر به ایجاد خوردگی می‌شود، رطوبت مکانی است که در آن از لوله استفاده می‌گردد.

در محیط‌هایی همچون مناطق شمالی کشور که بارش باران به میزان بالایی صورت می‌گیرد، لازم است اقدامات مناسبی همچون پوشش‌دهی برای جلوگیری از وقوع آن انجام شود. بارش باران، شبنم و رطوبت موجود در هوا، به عنوان رسانای الکتریکی عمل می‌کنند و منجر به ایجاد خوردگی می‌شوند.

در مقابل، چنان‌چه از لوله‌های فولادی در بیابان‌ها و به‌طور کلی مناطق خشک استفاده شود، ماندگاری و دوام بیش‌تری از خود نشان خواهند داد. همان‌طور که اشاره شد، آب رسانای الکتریکی هستند و به عبارتی به عنوان الکترولیت عمل می‌کنند که منجر به خوردگی فلز می‌گردد.

اما چنان‌چه آب تغییر شکل دهد و برای مثال به عنوان حلال آب و نمک مرود استفاده قرار گیرد، خاصیت تخریب‌ آن چند برابر خواهد شد. به همین علت فلزاتی که در مجاورت با آب دریا هستند، با سرعت بالاتری زنگ می‌زنند. علاوه بر رطوبت موجود در هوا، دودهای صنعتی که توانایی حمل الکتریسیته را افزایش می‌دهند، احتمال وقوع خوردگی را شدت می‌بخشند.

به همین علت در مکان‌های صنعتی و شهری نسبت به مناطق دیگر، خوردگی بیش‌تر مشاهده می‌شود. مورد دیگری که منجر به وقوع خوردگی در لوله‌ها می‌شود، میکروارگانیسم‌ها هستند. همان‌طور که پیش از این اشاره شد، میکروارگانیسم‌ها شامل باکتری و قارچ و غیره می‌شوند و خوردگی میکروبی را به وجود می‌آورند.

میکروارگانیسم‌ها برای ادامه حیات خود به آب، موادغذایی و پذیرنده‌های الکترون نیاز دارند. این پذیرنده‌ها شامل اکسیژن، نیترات، سولفات و دی‌اکسید کربن می‌شوند. علاوه بر این موارد، خاکی که لوله‌های فولادی در ارتباط با آن هستند نیز، با توجه به املاح و رطوبت موجود در آن، در تسریع یا کاهش روند خوردگی موثر هستند؛ چراکه رسانای بسیار خوبی هستند.

به‌جز سطحی که لوله با آن در تماس است، محیطی که لوله‌های فولادی در آن قرار دارند نیز، در روند خوردگی نقش دارند. محیط‌های بازی و اسیدی بر روند این فرآیند اثرگذار هستند. برای مثال وجود گازهای خورنده همچون کلر، اکسیدهای هیدروژن، آمونیاک، اکسیدهای گوگرد و غیره منجر به ایجاد خوردگی در لوله می‌شوند. تمامی موارد ذکر شده در ابتدا منجر به خوردگی لوله و در نهایت سبب ترکیدگی لوله‌های فولادی می‌شوند.

سخن آخر

در مقاله‌ای که مطالعه کردید، به بررسی انواع خوردگی در لوله‌های فولادی و علت بروز آن‌ها پرداختیم. خوردگی‌ها در انواع مختلفی همچون میکروبی، گالوانیک، شیاری، یکنواخت و حفره‌ای در لوله‌ها پدید می‌آیند. این انواع می‌توانند بر سطح خارجی یا داخلی لوله‌ها تشکیل شوند.

عوامل بسیاری همچون رطوبت، اسیدیته محیط، آلودگی منطقه و غیره، منجر به ایجاد خوردگی در لوله‌ها می‌شوند. در مقالات آینده به روش‌های جلوگیری از وقوع این خوردگی‌ها خواهیم پرداخت.

منبع (Resource): Different Type of Pipes Corrosion

سوالات متداول

خوردگی در لوله فولادی به چه دلایلی رخ می‌دهد؟

عوامل مختلفی همچون رطوبت، آلودگی صنعتی، میکروارگانیسم‌ها و غیره در خوردگی لوله فولادی نقش دارند.

انواع خوردگی در لوله فولادی کدام است؟

انواع خوردگی در لوله شامل خوردگی شیاری، یکنواخت، میکروبی و غیره می‌شود.