راه‌های جلوگیری از زنگ زدگی آهن و فولاد در لوله‌ها

لوله‌های آهنی و فولادی در اثر رطوبت مستعد خوردگی (Corrosion) و زنگ زدگی (Rust) هستند. برای حل این مشکل باید راه‌های مناسب جهت ضد زنگ کردن این لوله‌ها را بشناسید. این کار نه تنها به حفظ یکپارچگی لوله کمک می‌کند بلکه طول عمر آن را نیز افزایش می‌دهد. با استفاده از مواد و پوشش‌های مناسب می‌توانید از خوردگی و زنگ زدگی جلوگیری کنید و در هزینه‌ها صرفه جویی کنید. در این بررسی به علل زنگ زدن لوله آهنی و فولادی و راه های جلوگیری از زنگ زدگی آهن اشاره می‌کنیم.

چرا آهن زنگ می زند؟

قبل از اینکه یاد بگیریم چگونه از زنگ زدگی لوله‌های فولادی جلوگیری کنیم، اجازه دهید درباره اصول اولیه پدیده زنگ زدگی و خوردگی آهن صحبت کنیم. زنگ زدگی رایج آهن که به رنگ نارنجی و قهوه‌ای روی فلز ایجاد می‌شود، در حقیقت تشکیل اکسید آهن است و زمانی اتفاق می‌افتد که آهن یا فولاد با اکسیژن هوا ترکیب شده و خورده می‌شود (یا اصطلاحا زنگ زدگی آهن اتفاق می‌افتد).

هر زمان که آهن و فولاد در مجاورت آب و اکسیژن قرار گیرند، زنگ زدگی آهن آغاز می‌شود. کاتالیزور و شتاب دهنده اصلی پدیده زنگ زدگی آب و رطوبت است. اگرچه ساختارها درونی آهن و فولاد را نمی‌توانیم ببینم اما مولکول‌های آب قادر به ترکیب با آهن و تشکیل اکسید آهن و نفوذ به شکاف‌های میکروسکوپی در فلز هستند. این فرآیند دلیل اصلی خوردگی و از بین رفتن آهن است.

قرار گرفتن در معرض دی اکسید گوگرد و دی اکسید کربن نیز روند خورندگی را تسریع می‌کند. زنگ زدگی باعث ایجاد خُلل و فُرج و انبساط فلز می‌شود و می‌تواند فشار زیادی را بر ساختار کلی قطعه آهنی وارد کند. در این زمان، فلز ضعیف شده و شکننده و پوسته پوسته می‌شود. هنگامی که رطوبت راه خود را به لوله پیدا می‌کند، فرآیند خوردگی آغاز می‌شود.

بیشتر بخوانید: رایج‌ترین انواع خوردگی فلزات کدام‌اند؟

به عبارت ساده‌تر، روند خوردگی عبارت است از 3 مرحله:

1. آب و هوا در یک واکنش الکتروشیمیایی با آهن ترکیب می‌شود و هیدروکسیدآهن تشکیل می‌شود.
2. هیدرواکسید آهن مجدد با اکسیژن واکنش می‌دهد و اکسید آهن هیدراته یا همان زنگ آهن را شکل می‌دهد.
3. از آنجایی که این لایه مثل لایه محافظی که پدیده اکسیداسیون روی آلومینیوم و استیل ایجاد می‌کند نمی‌تواند به سطح فلز بچسبد، از سطح جدا شده و فلز تازه را در برابر اکسیژن و آب قرار می‌دهد و به این ترتیب روند خوردگی گسترش می‌یابد.

اگر نمک نیز در این بین وجود داشته باشد، فرآیند خوردگی و زنگ زدگی آهن حتی سریع‌تر اتفاق خواهد افتاد. مشکل نمک بیشتر در مناطق ساحلی و در مجاورت آب دریا شایع است. همچنین ترکیبات موجود در باران‌های اسیدی و نمک مورد استفاده در یخ‌زدایی جاده‌ها نیز حاوی الکترولیت‌های قوی برای خوردگی هستند. دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد نیز برای سرعت بخشیدن به فرآیند خوردگی بسیار موثر هستند.

جلوگیری از زنگ زدن فولاد

راه جلوگیری از زنگ زدن فلزات و فولادها که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی ندارند، استفاده از روغن محافظ فلز است. این روغن‌ها برای حفاظت از قطعات در برابر خوردگی در انبارها، خطوط تولید و … هستند. روغن‌ها به صورت اسپری، مایع و موم تولید می‌شوند. این روغن‌ها می‌توانند از فولادها و یا فلزاتی که با هوا واکنش می‌دهند، در برابر اکسیداسیون محافظت کند. البته علاوه بر روغن انواع دیگر پوشش‌ها و رنگ نیز برای جلوگیری از زنگ زدن فولاد استفاده می‌شود؛ ضمن اینکه پوشش دهی فولاد با فلزی دیگری که زنگ نمی‌زند راهکار بسیار مطلوبی است. فولادهای گالوانیزه به همین منظور تولید می‌شوند.

جلوگیری از زنگ زدن استیل

اغلب گریدهای استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند. اما باید توجه داشت تمام گریدهای استیل در برابر انواع خوردگی و تمام مواد خورنده و محیط‌های خورنده مقاومت کامل ندارند. شاید بتوان مهم‌ترین عامل جلوگیری از زنگ زدن استیل، انتخاب درست گرید مناسب دانست. برای مثال برخی از گریدهای استیل برای مناطق ساحلی و یا استفاده‌های دریایی مناسب نیستند. برخی دیگر از گریدهای استیل مانند گرید 316 برای محیط‌های کلریدی مناسب هستند و می‌توان از آن‌ها در محیط‌های ساحلی نیز استفاده کرد.

گریدهای CRA

برخی از گریدهای استیل، مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر خوردگی دارند و اغلب برای کاربردهای نفتی و محیط‌های حاوی گاز H2S استفاده می‌‌شوند. این گریدها با نام فولادهای مقاوم در برابر خوردگی یا Corrosion Resistant Alloys شناخته می‌شوند. برای جلوگیری از زنگ زدگی در محیط‌های مرطوب پیشنهاد می‌شود از این آلیاژها استفاده شود. میزان بالای کروم و ساختار این فلزات مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی را افزایش داده است.

وقتی لوله‌های فولادی زنگ می‌زنند چه اتفاقی میفتد؟

هنگامی که زنگ زدگی در جریان است، فلز شروع به انبساط می‌کند. این پدیده تنش مضاعفی را بر کل ساختار وارد می‌کند. همچنین باعث پوسته پوسته شدن، شکننده شدن و ضعیف شدن فلز می‌شود. از آنجایی که ادامه روند خوردگی باعث نفوذ بیشتر آب و هوا به فلز می‌شود، لوله یا هر قطعه فلزی دیگر بیش از قبل دچار خوردگی می‌شود. اگر این نوع خوردگی شروع شود، برای متوقف کردن زنگ زدگی آهن اقدام قابل توجهی نمی‌توان انجام داد، زیر خوردگی به جای جای لوله یا قطعه نفوذ کرده است و بسیار پیش‌رونده است.

بیشتر بخوانید: جدول مقاومت به خوردگی فلزات در مقابل مواد شیمیایی

چه راه‌هایی برای جلوگیری از زنگ زدگی لوله فولادی وجود دارند؟

زنگ زدگی آهن می‌تواند استحکام فلزات را به خطر بیندازد، آنها را شکننده کرده و طول عمر آنها را کوتاه کند. هنگامی که صحبت از حفظ دوام می‌شود، باید در وهله اول از شروع زنگ زدگی جلوگیری کنید. قرار گرفتن در شرایط آب و هوایی مرطوب خطر زنگ زدگی را افزایش می‌دهد. در ادامه به سوال «برای جلوگیری از زنگ زدن وسایل آهنی چه راه حلی پیشنهاد میکنید» پاسخ می‌دهیم:

 گالوانیزه کردن

گالوانیزه کردن روشی برای جلوگیری از زنگ زدگی آهن است. این کار از طریق گالوانیزه گرم و غوطه‌وری و یا آبکاری الکتریکی انجام می‌شود. در این فرایند جسم آهنی یا فولادی با لایه نازکی از روی پوشانده می‌شود. این امر مانع از رسیدن اکسیژن و آب به سطح فلز می‌شود. روی نسبت به آهن واکنش پذیرتر است، بنابراین بیشتر از جسم آهنی اکسید می‌شود و همان لایه به عنوان محافظ عمل می‌کند.

استفاده از فولاد کورتن یا فولاد هوازده

فولاد هوازده که به نام تجاری فولاد کورتن یا COR-TEN نیز شناخته می‌شود و حاوی عناصر آلیاژی مانند کروم، مس، سیلیسیوم و فسفر است، با تشکیل لایه‌ای محافظ بر روی سطح خود، در برابر خودگی مقاوم می‌شود. آلیاژها در مجاورت آب و هوا یک پتینه زنگ محافظ را تشکیل می‌دهند که با گذشت زمان از زنگ زدگی آهن و فلز جلوگیری می‌کنند. فولاد COR-TEN نسبت به فولاد ضد زنگ ارزان‌تر است.

بکار گیری استنلس استیل

لوله استنلس استیل (خرید لوله استیل) یا لوله فولادی ضد زنگ با حداقل 10.5% کروم، اجازه می‌دهد تا یک لایه محافظ از اکسید کروم تشکیل شود که به عنوان محافظ در برابر زنگ زدگی عمل می‌کند. در صورت آسیب دیدن لایه محافظ، سطح فلز دوباره این لایه را تشکیل می‌دهد. مقاومت در برابر خوردگی را می‌توان با افزودن نیکل بیشتر افزایش داد.

پیش طراحی مناسب

طراحی باید اجازه دهد هوا آزادانه در اطراف فلز گردش کند. برنامه ریزی صحیح در مرحله طراحی، می‌تواند نفوذ آب را به حداقل برساند و خطر زنگ زدگی را کاهش دهد. از شکاف‌ها و حفره‌ها باید اجتناب شود. اتصالات فلزی بهتر است جوش داده شوند و درصورت استفاده از پیچ و مهره حداقل سطح تماس فلز با فلز در نظر گرفته شود و آن سطوح نیز پوشش داده شود. همچنین در صورت لزوم، سوراخ‌های خروج آب و رطوبت باید در نظر گرفته شوند. برای سازه‌های بزرگ، دسترسی کافی باید فعال شده تا امکان تعمیر زنگ زدگی آهن و نگهداری منظم فراهم شود.

زاج کاری یا سیاه کاری فولاد

قطعات فولادی را در محلولی قلیایی مثل نیترات پتاسیم، نیتریت سدیم و هیدروکسید سدیم غوطه‌ور می‌کنند. این یک تکنیک مفید است که لایه بسیار نازکی از ترکیب شیمیایی فلز با مواد فوق روی سطح فلز ایجاد می‌کند. این لایه آبی تیره رنگ یا سیاه روی سطح فولاد علاوه بر محافظت محدود سطح کار را به شکلی زیبا در می‌آورد. دلیلی که به آن زاج کاری می‌گویند، به دلیل ظاهر آبی است هنگام استفاده از این تکنیک رو سطح ایجاد می‌شود. این مهم اغلب در ساخت قطعات اسلحه گرم برای ایجاد درجه‌ای از مقاومت در برابر خوردگی استفاده می‌شود و برای دوام بیشتر نیاز به روغنکاری دوره‌ای دارد.

بیشتر بخوانید: استنلس استیل سیاه

تعمیر و نگهداری منظم

اگر عملیات تعمیر و نگهداری منظمی را انجام دهید، به جلوگیری از زنگ زدگی آهن و پیشرفت هرگونه خوردگی کمک می‌کنید. هرگونه زنگی و خوردگی که روی قطعات فولادی مشاهده می‌کنید را جدی بگیرید و با زدودن زنگ از سطح فلز نسبت به ترمیم آن اقدام کنید. سپس سطح را به خوبی از آلاینده‌ها پاک کنید و با یک پوشش مقاوم در برابر زنگ زدگی روی سطح را پوشش دهید.

 FOZZ

FOZZ باعث می‌شود که اکسید آهن یا همان زنگ آهن، از نظر شیمیایی به فسفات آهن تبدیل شود. یک ماده سخت بی‌اثر که به شما امکان می‌دهد تا سطح فلز را به یک سطح صاف و پاک تبدیل کنید. FOZZ ترکیبی متعادل از اسید فسفریک و سایر مواد شیمیایی، عوامل مرطوب کننده و گسترش دهنده است که زنگ زدگی را حل کرده و از زنگ زدگی آهن بیشتر جلوگیری می‌کند. سطوحی که به درستی آماده‌سازی شده‌اند، پس از خشک شدن آماده رنگ آمیزی هستند. FOZZ یک لایه پوششی نیست بلکه یک آستر است که سطح فلز را طوری آماده می‌کند که رنگ به آن بهتر بچسبد.

پوشش پودری

پوشش پودری زمانی است که یک پودر خشک به طور یکنواخت روی یک سطح تمیز اعمال می‌شود. سپس با حرارت پودر را به یک لایه نازک پوششی تبدیل می‌کند. پودرهای اکریلیک، پلی استر، نایلون، وینیل، اپوکسی و پلی‌اورتان برای این فرایند رایج هستند. پودرها با استفاده از فرآیند اسپری الکترواستاتیک روی سطح نشانده می‌شوند.

پوشش ارگانیک

یک راه مقرون به صرفه برای جلوگیری از زنگ زدگی آهن، استفاده از یک پوشش آلی است که مانعی در برابر عناصر خورنده ایجاد می‌کند. پوشش‌های مبتنی بر روغن برای جلوگیری از نفوذ آب و اکسیژن ایده آل هستند.

چرا استفاده از استنلس استیل برای جلوگیری از زنگ زدگی پیشنهاد می‌شود؟

همانطور که پیش از این مطرح شد، فولادهای ضد زنگ گروهی از آلیاژهای مبتنی بر آهن با حداقل محتوای کروم 10.5% هستند. از ویژگی‌های مهم این فولادها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

مقاومت در برابر خوردگی

مقاومت در برابر خوردگی لوله فولادی ضد زنگ بیشتر نتیجه محتوای کروم است. لایه‌ای پایدار از اکسید کروم بر روی سطح فولاد تشکیل می‌شود که از واکنش‌های شیمیایی با آهن موجود در فولاد جلوگیری می‌کند. این لایه اکسید بسیار نازک (ضخامت 2 تا 3 نانومتر)، غیرفعال (بسیار مقاوم در برابر خوردگی)، مقاوم (به خوبی به سطح فلز پایه می‌چسبد) و خود ترمیم شونده (در صورت ترک خوردن یا آسیب دیدگی اصلاح می‌شود) است.

با این وجود، آلیاژ لوله ضد زنگ تحت شرایط خاصی می‌تواند خورده شود. زمانی که در معرض محلول‌های اسیدی مانند اسید سولفوریک قوی و اسید هیدروکلریک و محلول‌های بازی مانند هیدروکسید سدیم قرار می‌گیرند، خوردگی یکنواخت ممکن است رخ دهد. خوردگی موضعی (یون‌های کلرید) می‌تواند به شکل خوردگی حفره‌ای، خوردگی شکافی و ترک خوردگی تنشی رخ دهد. برای جلوگیری از این موارد باید متناسب با شرایط محیطی آلیاژ مناسب استنلس استیل را انتخاب نمود.

بیشتر بخوانید: مقالات همه چیز درباره خوردگی حفره ای و راه های جلوگیری از آن

ویژگی‌های مکانیکی

از آنجایی که انواع فولاد ضد زنگ طیف وسیعی دارند، از نظر خواص مکانیکی و کاربردها نیازهای صنعتی بسیاری را پوشش می‌دهند. به طور کلی، ویژگی‌هایی مثل تنش تسلیم، استحکام کششی، شکل پذیری، سختی، چقرمگی، مقاومت در برابر خزش و مقاومت در برابر زنگ زدگی آهن در این گروه از فولادها متفاوت است.

خواص الکتریکی و مغناطیسی

فولادهای زنگ نزن فریتی، مارتنزیتی و فولادهای ضد زنگ داپلکس خاصیت مغناطیسی دارند، در حالی که فولادهای ضدزنگ آستنیتی غیر مغناطیسی می‌باشند.

بازیافت

تمام فولادهای ضد زنگ کاملا قابل بازیافت هستند. از آنجایی که آنها حاوی مقادیر قابل توجهی از عناصر ارزشمند مانند کروم و نیکل می‌باشند، بازیافت ضایعات فولاد ضد زنگ در واقع بسیار مقرون به صرفه است. درصد بالایی از فولادهای ضد زنگ مورد مصرف در صنعت از ضایعات بازیافت شده مانند محصولات مصرفی و تجهیزات صنعتی و ضایعات صنعتی حاصل از برش‌ و ماشینکاری حاصل از فرآیند تولید، ساخته می‌شوند.

انواع لوله استنلس استیل

از رایج‌ترین گریدهای مورد مصرف برای تولید لوله زنگ نزن، می‌توان به لوله استیل 304، لوله استیل 316، لوله استیل 310 و لوله استیل S310 اشاره کرد. همچنین از نظر کاربرد، لوله‌های ضد زنگ به لوله استیل صنعتی و لوله استیل دکوراتیو تقسیم می‌شوند که هر کدام برای موارد صنعتی یا تزئینی کاربرد دارند. قیمت لوله استیل نیز بسته به برند، کشور تولید کننده، وزن، گرید، قطر و ضخامت متفاوت است.

کلام آخر

راه های جلوگیری از زنگ زدگی آهن را در بالا بیان کردیم، اکنون می‌توانید انتخاب کنید که چگونه از لوله‌های آهنی و فولادی خود در برابر زنگ زدگی محافظت کنید. به نظر ما بهترین راهکار این است که لوله استنلس استیل خریداری کنید. «مجموعه استیل رخ» با سابقه درخشان در حوزه استنلس استیل توانسته بهترین شرایط خرید لوله استنلس استیل را با تضمین کیفیت، قیمت مناسب و خدمات بارگیری و ارسال ارائه دهد. برای اطلاع از شرایط فروش و نحوه سفارش خرید ورق استیل و خرید پروفیل استیل با تیم فروش استیل رخ تماس بگیرید.