مقدمه

خوردگی فلزات فرآیندی است که در آن فلزات به اعداد اکسایش اصلی خود می‌رسند. درحقیقت، خوردگی فلزات یک واکنش اکسایش و کاهش است که در آن، فلز توسط محیط اطراف خود اکسید می‌شود. به طور معمول،‌ اکسیژن هوا در این فرآیندها نقش اکسنده دارد. این واکنش از نظر الکتروشیمی نیز جزو واکنش‌های محبوب و خود به‌ خودی به حساب می‌آید. به عبارت دیگر، این فرآیند شامل تشکیل یک سلول گالوانی است که در آن فلز مورد بحث به صورت آند عمل می‌کند و به طور معمول دچار خوردگی یا از بین رفتن عملکرد خود می‌شود.

فرآیند خوردگی باعث خراب شدن یا تخریب فلز می شود. متداول ترین نمونه خوردگی تشکیل زنگ زدگی روی فولاد است. بیشتر پدیده های فرآیند خوردگی از ماهیت الکتروشیمیایی بوده و حداقل از دو واکنش روی سطح فلز خورنده تشکیل شده است. یکی از واکنش ها اکسیداسیون است (مثلاً انحلال آهن) که به آن واکنش جزئی آندی نیز گفته می شود.در همین راستا تست هایی جهت اندازه گیری مقدار آهن موجود در آب سیستم (سیستم هایی که دارای آب در گردش میباشند و در دیگ های بخار و ...) انجام می شود که با بدست آوردن میزان آهن موجود در آب میتوان از خوردگی و زنگ زدگی و در نتیجه ایجاد رسوب در سیستم با استفاده از محلول های ضد خورگی( بازدارنده های خوردگی) جلوگیری کرد یا میزان آن را به حداقل رساند.

مورد دیگر یک واکنش کاهش (به عنوان مثال، کاهش اکسیژن) است و به آن واکنش جزئی کاتدی گفته می شود. محصولات واکنشهای الکتروشیمیایی می توانند به صورت غیر الکتروشیمیایی با یکدیگر واکنش نشان دهند و محصول نهایی (به عنوان مثال زنگ زدگی) را تشکیل دهند. به عنوان مثال، خوردگی آهن برای تشکیل زنگ زدگی مطابق با واکنش کلی زیر می باشد:

2 Fe + 2H₂O → 2Fe (OH)₂

این واکنش شامل انحلال آهن ، کاهش اکسیژن و تشکیل زنگ است :

Fe → Fe ²⁺ +2 ^e- (anodic)

2H₂O + O₂ + 4 ^e-  → 4 OH^– (cathodic)

Fe ²⁺ + 2 OH ^–  → Fe (OH)2 (chemical)

انواع فرآیند خوردگی

فرآیند خوردگی یکنواخت:

فرآیند خوردگی یکنواخت با حمله خوردگی انجام می شود که در کل به طور مساوی منطقه یا بخش بزرگی از مساحت فلز، مورد حمله قرار می گیرد. خوردگی یکنواخت باعث از بین رفتن مواد تا خرابی می شود. این گسترده ترین شکل خوردگی است که مشاهده می شود.

فرآیند خوردگی حفره ای:

فرآیند خوردگی حفره ای نوعی خوردگی موضعی است که توسط آن حفره در مواد تولید می شوند. آسیب خوردگی حفره ای خطرناک تر از خوردگی یکنواخت محسوب می شود زیرا پیش بینی آن دشوارتر است. محصولات خوردگی غالباً حفره ها را می پوشانند که تشخیص آنها اغلب بسیار مشکل است. یک حفره باریک و کوچک با حداقل ضایعات فلزی سرتاسر می تواند به شکست کامل سیستم مهندسی منجر شود.

فرآیند خوردگی شکاف:

فرآیند خوردگی شکاف یک نوع خوردگی موضعی است که در صورت وجود محلول راکد در یک شکاف کوچک (میکرو) رخ می دهد. تغییر شیمی موضعی در شکافها (مناطق محافظ) مانند مواردی که در زیر واشرها، مواد عایق کاری، رسوبهای سطحی، پوششهای جداشده، نخها، اتصالات دامنه و بستها ایجاد می شود، می تواند منجر به خوردگی شکاف شود.

فرآیند خوردگی گالوانیک:

خوردگی گالوانیک به آسیب خوردگی ناشی از زمانی که دو ماده غیر متفاوتی در یک الکترولیت خورنده همراه هستند، اشاره دارد. خوردگی گالوانیک هنگامی رخ می دهد که دو (یا بیشتر) فلز متفاوت با آب در تماس با برق قرار بگیرند. هنگامی که یک زوج گالوانیک تشکیل می شود، یکی از فلزات موجود در زوج تبدیل به آند می شود و خوردگی نسبت به تنهایی سریعتر است  و در حالی که دیگری به کاتد تبدیل می شود و خوردگی نسبت به تنهایی کندتر می شود. هر (یا هردو) فلز در این زوج ممکن است به خودی خود در آب دریا می تواند خوردگی داشته باشند یا می تواند خوردگی نداشته باشد.

فرآیند خوردگی میکروبیولوژیکی :(MIC)

خوردگی میکروبیولوژیکی یا MIC به خوردگی ناشی از ارگانیسم های بیولوژیکی یا میکروب ها اشاره دارد. این میکروب ها براساس خصوصیات متداول مانند محصولات جانبی آنها (به عنوان مثال، تولید لجن) یا ترکیباتی که بر آنها اثر می گذارند (یعنی اکسید کننده گوگرد) طبقه بندی شده اند. همه آنها بر اساس میزان اکسیژن مورد نیاز در یکی از دو گروه قرار می گیرند. یکی هوازی (به اکسیژن احتیاج دارد) مانند باکتری های اکسید کننده گوگرد و دیگری بی هوازی (نیاز کم به اکسیژن یا نیاز به اکسیژن ندارد) مانند باکتری های کاهنده سولفات.

نتیجه گیری

اهمیت خوردگی را می‌توانیم در سه کلمه خلاصه کنیم: اقتصاد، ایمنی و حفاظت. در صورتی که از بروز این پدیده جلوگیری نکنیم، هزینه‌های مستقیم و غیر مستقیم سنگینی به ما تحمیل خواهد شد. علاوه بر جنبه‌های اقتصادی، انهدام ناگهانی سازه‌ها در اثر وقوع انواع خوردگی می‌تواند جان هزاران نفر را به خطر بیندازد. به طور کلی در واکنش‌های الکتروشیمیایی دو نیم واکنش به صورت همزمان انجام می‌شوند. در یک واکنش الکترون تولید و در دیگری مصرف می‌شود. برای این‌ که واکنش خوردگی اتفاق بیفتد باید یک مدار کامل الکتروشیمیایی داشته باشیم عناصر تشکیل دهنده مدار الکتروشیمیایی شامل ( کاتد ( جزء مصرف کننده الکترون، ( آند ( جزء دهنده الکترون و مسیر انتقال الکترون هستند. در سیستم‌های خوردگی مسیر انتقال الکترون همان الکترولیت و به عبارتی محیط خورنده است. اگر هر کدام از این عناصر وجود نداشته باشند فرآیند خوردگی اتفاق نخواهد افتاد...