ما هو التآكل

يمكن أن يضرّ التآكل بمظهر المادة وبُنيتها السطحيّة، ولكن الضرر الأكبر هو خلل البنية الهيكليّة، لذا يلزم اكتشافه ومنعه من البداية، فمن المهم معرفة ماهِيَّة التّآكل والخطوات الأساسيّة لمنع حدوث أشكاله المختلفة.

تعريف التآكل

يُعرَّف بأنه تلفٌ وتدهورٌ مدمرٌ لا رجعة فيه، وتدميرٌ للأنسجة والمواد بسبب تفاعلٍ كيميائيٍّ أو كهروكيميائيٍّ، ويمكن لجميع البيئات تقريبًا أن تخضع للتآكل إلى حدٍ ما، فالحالة المتآكلة هي الحالة الأكثر استقرارًا للمادة.§

يحدث التآكل عمومًا نتيجة التفاعلات الكيميائية (الأكسدة بشكلٍ رئيسيٍّ)، ويحدث ذلك عندما يهاجم غازٌ أو سائلٌ كيميائيٌّ سطحًا مكشوفًا “غالبًا ما يكون معدنًا”، وتُسرع هذه العملية درجات الحرارة الدافئة والأحماض والأملاح، وتتشكل عادةً نواتج للتآكل (كالصدأ والزنجار) على السطح وتحميه، وإنّ إزالة هذه الرواسب تكشف السطح مجددًا، وقد يعود التآكل مجددًا. بعض المواد تقاوم ذلك بشكلٍ طبيعيٍّ، ويمكننا وقاية المواد الأخرى بالطلاء أو الجلفنة أو الأنودة.§

آلية حدوث التآكل

التآكل هو رد فعلٍ كهروكيميائيٍّ يظهر في عدة أشكالٍ، كالتآكل الكيميائي والتآكل في طبقات الغلاف الجوي، فعندما تصبح مواد حمضية (كالماء) على تماسٍ مع المعادن (كالحديد أو الفولاذ)، تبدأ عملية التآكل.

تتعرض جزيئات الحديد (Fe) للأكسجين والرطوبة (البخار أو الغَمْر)، فعندما يتعرض الفولاذ للماء، تفقد جزيئات الحديد الشوارد الحمضية في الماء، ثم تتأكسد جزيئات الحديد، مما يؤدي إلى تشكيل Fe⁺⁺، يؤدي ذلك لخروج اثنين من الإلكترونات ويتدفقان إلى منطقةٍ أخرى من الفولاذ المعروفة باسم المنطقة المهبطية.

الأكسجين يسبب ارتفاع الإلكترونات وتشكيل أيونات الهيدروكسيل (OH)، تتفاعل أيونات الهيدروكسيل مع FE⁺⁺ لتكوين أكسيد الحديد المائي (FeOH)، والمعروف باسم الصدأ، أصبحت الآن جزيئات الحديد متضررةً، وتكونت حفرة تآكلٍ، ويسمى منتج التآكل (الصدأ).

إنّ التّآكل قابلٌ للحدوث بأي حالٍ، اعتمادًا على البيئة التي يكون فيها المعدن. ومع ذلك، نظرًا لأن التآكل في الغلاف الجوي واسع الانتشار، فمن المستحسن اتخاذ تدابيرٍ احترازيةٍ فعالة عندما يتعلق الأمر بالوقاية منه.§

أنواع التآكل

  • الموحد: أكثر الأنواع شيوعًا، يُعرف هذا النوع من خلال لونه المحمر المنتشر في جميع أنحاء الجزء المكشوف.
  • المُتصدع: هو التآكل الموضعي، يحدث بسبب الفجوات صغيرة والخبايا ذات البيئة الرطبة وليس لديها التهوية الجيدة، وتتضاعف وتيرته في أَوْجُه المفاصل.
  • الجلفاني: هو تفاعلٌ كهركيميائيٌّ يتآكل خلاله معدنٌ معينٌ نتيجة انغماسه مع معدنٍ آخر في وسطٍ رطبٍ.
  • النقري: يحدث على السطح المعدني المُغلف بالمعادن النبيلة كالنيكل أو الكروم، المنطقة المكشوفة من هذا المعدن تصبح أقل نبلًا من المنطقة الأكبر من حولها والتي هي أقل تاثرًا بالعوامل البيئية، هذا يخلق كثافة موضعية تسمح للتآكل الكلفاني في الحفر.
  • بين الحبيبات: هذا النوع يصيب الفولاذ المقاوم للصدأ، ويحدث عندما يخضع الفولاذ لدرجة حرارةٍ عاليةٍ، ويتم ذلك لصنع السخانات أو اللِحام.
  • الناتج عن الضغط: يحدث على حساب المناطق التي تتعرض للضغط، وغالبًا ما يسبق التآكل النقري هذا النوع من التآكل.
  • التقصف الهيدروجيني: على الرغم من أنه ليس شكلًا من أشكال التآكل، فإن التقصف الهيدروجيني في المشابك يمكن أن يكون نتيجةً للتآكل، فإذا خضعت هذه المشابك لقوة ضغطٍ عاليةٍ، ستتحول العيوب الصغيرة كالخدوش إلى صَدْعٍ صغيرٍ، وإذا كان الهيدروجين موجودٌ أساسًا في جزيئات المادة، فإنه سينتشر في هذه الفراغات الصغيرة حول طرف الصدع وسيشكل “سحابة ذريّة من الهيدروجين”، بالعموم يضعف الهيدروجين البنية المجهرية للمعادن، وقد يستمر الصدع بالنمو في المعدن حتى يصبح هشًّا.§

الآثار الناجمة عنه

تُقدر التكلفة الجانبية السنوية للتآكل المعدني بأكثر من 2 تريليون دولار، فالمشاريع ذات التخطيط السيء يمكن أن تؤول إلى أبنيةٍ غير صالحةٍ بسبب التآكل، وذلك مضيعةٌ للموارد الطبيعية، هذا غير المخاوف المتعلقة بالسلامة، وفقدان الأرواح، والتكاليف الإضافية الأخرى وطبعًا إلحاق الضرر بالسمعة، ويعتقد الخبراء أن من 25 إلى 30٪ من التآكل، يمكن تجنبه عن طريق تطبيق خطوات الحماية المناسبة.

كيفية منعه

هناك عدة طرقٍ فعالةٍ من حيث لمنع التآكل بما في ذلك:

  • استخدام معادنٍ غير قابلةٍ للتآكل، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم.
  • الحفاظ على السطح المعدني نظيفًا وجافًا.
  • استخدام عوامل التجفيف.
  • استخدام طلاءٍ أو موادٍ كالشحم أو الزيت أو الطلاء أو ألياف الكربون.
  • وضع طبقةٍ من الحجر، على سبيل المثال الحجر الجيري (الكلسي)، مع أنابيب تحت الأرض.
  • استخدام المصعد الغلفاني لتوفير نظام حمايةٍ مهبطيةٍ.§، WHAT IS CORROSION?، من موقع: www.twi-global.com، اطّلع عليه بتاريخ 11/11/2019[/footnote
6٬328 مشاهدة