Corrosion engineering (damages and costs due to corrosion)

آشنایی با پدیده خوردگی

همان طور که می دانیم همه چیز در طبیعت به اصل خود باز می گردد، مثلا آهن در طبیعت به صورت اکسیدهای (Fe 4O3)، (FeO) و (Fe 3O2) که همان سنگ معدن آهن است، یافت می شود. (میل ترکیبی آهن و اکسیژن با هم) علم مهندسی خوردگی تلاش دارد تا با مجموعه ای از عوامل همچون استفاده از پوشش ها، علم متالوژی، انتخاب مواد، حفاظت کاتدی، بازدارنده ها و سایر روش ها، خوردگی در صنایع را مهار نموده و مانع از ضرر و زیان های مالی و جانی ناشی از آن گردد.

همه رشته ها←ساختن                             مهندسی خوردگی←جلوگیری از تخریب

خوردگی چیست؟

از بین رفتن فلزات به واسطه فعل و انفعالات شیمیایی و الکتروشیمیایی، خوردگی نامیده می شود که سالیانه خسارات مالی چشمگیری را متوجه صنایع می نماید. وظیفه مهندسین خوردگی کاهش دادن این ضرر با در نظر گرفتن کلیه امکانات بوده و انجام تحقیقات و درک مسائل از مهم ترین نکات در کنترل خوردگی است.

تعاریف خوردگی

برای درک بهتر خوردگی تعاریف زیادی ارائه شده است:

• واکنش فلزات و آلیاژها با محیط اطراف
• فساد فلزات با اکسیژن و دیگر مواد شیمیایی
• از بین رفتن مواد در اثر عوامل غیرمکانیکی
• واکنش الکتروشیمیایی فلزات با محیط اطراف
• عکس متالوژی استخراجی

شاید بهترین تعریف خوردگی را بتوان بدین صورت ارائه نمود:

«خوردگی عبارت است از انهدام، فساد و یا تغییر و دگرگونی در خواص و مشخصات مواد (به ویژه فلزات) و در نتیجه واکنش آن ها با محیط اطرافشان»

خوردگی از دیدگاه مهندسی:

برای اینکه یک مهندس خوردگی به خوبی از عهده وظایف خود برآید، بایستی در زمینه های زیر توانایی لازم را کسب نماید:

• حفاظت فلزات و آلیاژها در محیط های مورد استفاده (حفاظت کاتدی و آندی)
• چگونگی کاربرد پوشش های مختلف فلزی و غیر فلزی در صنایع مختلف
• تهیه مواد بازدارنده خوردگی، مواد آبکاری و بهبود کیفیت آن ها
• اصلاح و بهبود خواص آلیاژهای مورد استفاده در صنعت از نظر خوردگی
• نظارت بر خوردگی و روش های پایش خوردگی

مهندسی خوردگی

وظیفه اصلی مهندسی خوردگی، ارائه روش های پیشگیری از بروز مشکلات ناشی از خوردگی و ارائه راه حل برای آن ها است.

بنابراین مطالعه و تحقیق در زمینه­ ی انتخاب مواد مناسب برای واحدهای صنعتی، روش های نوین پایش و کنترل خوردگی، ارزیابی پوشش ها و بازدارنده ها، مدیریت خوردگی، تدوین دستورالعمل بازرسی بر پایه ریسک و تجزیه و تحلیل شکست قطعات از مهم ترین وظایف مهندسی خوردگی به حساب می آید.

برآورد هزینه های خوردگی

سرمایه گذاری در کنترل خوردگی نوعی سودآوری است. عدم توجه به مشکلات خوردگی در هر واحد صنعتی و تولیدی، هزینه های پنهانی به دنبال دارد که اجتناب از آن غیر ممکن است.

اقتصاد خوردگی

اولین قدم در اقتصاد خوردگی انتخاب روشی مناسب به منظور حداکثر کاهش هزینه های خوردگی است. این هزینه ها می تواند شامل: مخارج تولید و تجهیزات، از بین رفتن محصولات با ارزش، ظاهر نامطلوب محصول، هزینه های زیست محیطی و … باشد.

اهمیت آمار در تعیین خسارات خوردگی

بدون دسترسی به آمار و اطلاعات، اولویت بندی و تدوین سیاست کلان مبارزه با خوردگی در راستای حفظ و صیانت از تجهیزات صنعتی امکان پذیر نمی باشد.

خسارات ناشی از خوردگی بیشتر است یا خسارات بلایای طبیعی؟

طبق اعلام انجمن ملی مهندسان خوردگی، خسارات ناشی از بلایای طبیعی در ایالات متحده امریکا شامل: سیل، طوفان، زمین لرزه و غیره سالانه 17 میلیارد دلار اعلام شده است. ملاحظه می شود که خسارات ناشی از خوردگی بیش از 16 برابر خسارات ناشی از بلایای طبیعی بوده است.

اگر بخواهیم مقایسه ای برای روند طبیعی و اقتصادی خوردگی انجام دهیم، می توان آن را با پدیده هایی مانند زلزله، طوفان، سیل و آتشفشان قیاس کرد با این تفاوت که ما در پذیرش پدیده های مذکور اجبار داریم ولی خوردگی قابل پیش بینی و کنترل است. این مسئله اهمیت و ضرورت توجه به پدیده خوردگی و انتخاب روش های مناسب مقابله با آن را نشان می دهد.

عدم آگاهی نسبت به عوامل ایجاد کننده خوردگی و آشنا نبودن با روش های حفاظتی تجهیزات و تاسیسات صنعتی باعث گشته که انهدام و نابودی فلزات در صنایع به عنوان یک واقعیت مسلم و یک پدیده اجتناب ناپذیر مطرح باشد.

بی اطلاعی از اهمیت و نقش خوردگی در زندگی و محیط کار ، سالانه میلیاردها دلار به اقتصاد جهان ضرر می زند.

نمونه هایی از هزینه ناشی از خوردگی

در این قسمت به عنوان مثال نمونه هایی از هزینه های خوردگی در چند کشور بصورت خلاصه آمده است:

• در انگلستان هر ساعت بیش از 40 تن فلز خورده می شود.
• سوئیس 15 میلیارد فرانک
• فنلاند 300 میلیون دلار ( تنها در صنعت اتومبیل)
• آمریکا بیش از 270 میلیارد دلار در سال

هزینه خوردگی در ایران

با توجه به اینکه در کشور، آمار مستندی از هزینه های خوردگی به صورت مستقیم و غیر مستقیم وجود ندارد و هرگونه ارقام و اعدادی که در گزارش ها، فصل نامه ها و … ارائه می شود، صرفا بر اساس استفاده از روش های معمول در کشورهای صنعتی نظیر آمریکا، ژاپن و … محاسبه گردیده اند، که بر مبنای درصدی از تولید ناخالص ملی است، پس می توان گفت هزینه خوردگی در ایران 3 تا 5 درصد تولید ناخالص ملی داخلی کشور، معادل 3200 میلیارد تومان در سال بر آورد شده است.

خوردگی به آرامی، اما به طور مداوم ثروت های ملی را هدر می دهد و لذا ابعاد فاجعه برانگیز خوردگی از نظر اتلاف ماده، انرژی و خسارت زیست محیطی به طور دقیق مشخص نیست. اما با شناخت مشکلات و موانع و راه های کاهش اثرات سوءخوردگی و جلوگیری از هدر رفتن منابع مالی و انسانی میتوان هزینه ی صدمات ناشی از خوردگی در صنایع را به حداقل ممکن رساند.

روش های ارزیابی هزینه های خوردگی

روش اولیگ که تخمین ها را بر پایه روش های حفاظت از خوردگی قرار می دهد.

روش هور که تخمین ها براساس بخش های مختلف صنعتی ارائه می کند.

روشin/outکه از ماتریکسinput- outputبرای ارائه تخمین های اولیه استفاده می کنند.

بررسی خسارات خوردگی

صدمات ناشی از خوردگی دارای ابعاد وسیعی است که در صورت عدم توجه به این امر خسارات جانی و مالی زیادی را می تواند به بار آورد. خوردگی در کارخانجات و صنایع مختلف باعث نشت مواد با ارزش، توقف بی مورد روند تولید، کاهش بازده تولید، تعویض زود هنگام قطعات و سبب آسیب­ های زیست محیطی می گردد که ایمنی تجهیزات را نیز با تهدید رو به رو می کند.

جنبه های خسارت اقتصادی

برآورد دقیق زیان های خوردگی به دلیل وسعت و دامنه ی مسائل، میزان خسارت های وارده، مخارج لازم جهت کنترل خوردگی و … کاری بسیار دشوار است.

تقسیم بندی هزینه ها ناشی از خوردگی

هزینه های خوردگی را می توان به دو بخش تقسیم نمود:

الف) هزینه های مستقیم

هزینه های مستقیم کنترل خوردگی شامل بازرسی، استفاده از بازدارنده ها، پایش خوردگی، نگهداری پوشش، تعویض قطعات پوسیده، تعمیر، نگهداری و بازسازی ماشین آلات است. در ارزیابی های اقتصادی خوردگی، اکثر تحقیقات و مطالعات بر هزینه های مستقیم متمرکز شده است.

ب) هزینه های غیر مستقیم

هزینه های غیر مستقیم شامل افزایش تعداد دفعات تعمیر یا افزایش سطح تغییرات، تاخیر در تولید و توقف غیر منطقی واحدهای تولیدی است.

در واقع هزینه های واقعی شکست قطعات و تجهیزات صنعتی ، بسیار بیشتر از هزینه های جایگزینی قسمت های تخریب شده است. هزینه های غیر مستقیم شکست قطعات می تواند بسیار سنگین تر از هزینه های مستقیم باشد. متاسفانه تخمین هزینه های غیر مستقیم در بخش های مختلف صنعتی بسیار مشکل است.

عوامل ایجاد هزینه های غیرمستقیم خوردگی

پاره ای از عواملی که باعث ایجاد هزینه های غیر مستقیم می شوند عبارتند از:

• خواباندن ماشین آلات و تجهیزات خط تولید به دلیل نیاز به تعویض و بازسازی بخش هایی که دچار خوردگی شده اند.
• نشت مواد سمی و آلودگی محیط زیست
• از دست رفتن مواد در نتیجه خوردگی مخازن نگهداری آن ها
• تعمیرات غیر قابل پیش بینی و تعویض زود رس قطعات
• کاهش کیفیت در بهره وری تجهیزات و ماشین آلات