ما هو التآكل كلفاني / تآكل متعلق بنظام المعدنين / تآكل المعادن متباينة؟

ما هو التآكل كلفاني / تآكل متعلق بنظام المعدنين / تآكل المعادن متباينة؟

التآكل الغلفاني (يُطلق عليه أيضًا التآكل ثنائي المعدن) هو عملية كهروكيميائية يتآكل فيها أحد المعادن بشكل تفضيلي عندما يكون في اتصال كهربائي مع آخر ، في وجود بالكهرباء. يتم استغلال تفاعل كلفاني مماثل في الخلايا الأولية لتوليد جهد كهربائي مفيد لتشغيل الأجهزة المحمولة.

يحدث التلامس بين المعادن المتباينة بشكل متكرر ولكنه لا يمثل مشكلة. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك رأس الألمنيوم الموجود على كتلة من الحديد الزهر ، ولحام اللحام على الأنابيب النحاسية ، والجلفنة على المدادة الفولاذية ، والقفل الصلب في صفائح الألمنيوم.

ما الذي يسبب تآكل كلفاني؟

 

لحدوث تآكل كلفاني أو متباين أو كهربي ، يجب تحقيق ثلاثة شروط:

 

  • يجب أن يكون الوصل المعدني مبللاً بسائل موصل
  • يجب أن يكون هناك اتصال المعادن إلى المعدن
  • يجب أن يكون للمعادن إمكانات مختلفة بما فيه الكفاية

ترطيب المفصل

 

يمكن أن يكون السائل الموصّل (أو المنحل بالكهرباء) هو ماء المطر أو الماء الذي يتم امتصاصه في الرواسب السطحية إذا كانت الرطوبة النسبية (RH) عالية بدرجة تكثيف كافية أو حتى تكثيف بسيط. إذا كانت الرواسب ملح البحر ، فسوف تبدأ في الذوبان إذا كانت نسبة الحموضة تزيد عن 34 ٪ بسبب كلوريد المغنيسيوم. كلما زادت الموصلية كلما كانت الآثار الجلفانية أكثر حدة. يزيد الملح أو التلوث الصناعي بدرجة كبيرة من توصيل المياه ، لذلك تكون التأثيرات الكلفانية عادة أكثر شدة بالقرب من الساحل أو في المناطق الصناعية الثقيلة. الموصلية المنخفضة ، ومياه الأمطار النقية تسبب فقط آثار كلفانية طفيفة. أحد المضاعفات هو أنه خلال التبخر ، تصبح أفلام الماء أكثر موصلة ، لذلك قد تسبب المياه الحميدة في البداية تأثيرات جلفانية نشطة للغاية حيث يصبح السائل في شق تحت الترباس أو المشبك أكثر تركيزًا. قد يتم استبعاد الماء عن طريق التصميم أو استخدام مواد مانعة للتسرب أو عن طريق طلاء المعدن النبيل من 30 إلى 50 مم خارج الوصلة لمنع النقل الذري (الأيوني) المشحون في أي فيلم مائي رفيع. يمكن لطلاء المعدن النشط (الكربون الصلب أو الألومنيوم أو الزنك) أن يسبب ثقوبًا عميقة عند عيوب الطلاء.

 

المعادن إلى اتصال المعادن

 

يمكن أن يحدث تآكل كلفاني فقط إذا كانت المعادن المتباينة في اتصال كهربائي. قد يكون الاتصال مباشرًا أو بواسطة أنبوب خارجي أو سلك أو مسمار. إذا تم عزل المعادن المتباينة عن بعضها بواسطة شرائط بلاستيكية مناسبة أو غسالات أو أكمام ، فلا يمكن أن يحدث تآكل كلفاني. لا يعد الطلاء عازلًا كهربائيًا يمكن الاعتماد عليه خاصةً تحت رؤوس البراغي أو المكسرات أو الغسالات أو بالقرب من حواف الصفائح المعدنية. الطلاء عادة ما يكون معطوبًا عند التثبيت أو بسبب الحركة اللاحقة. لاحظ أن طبقة فيلم أكسيد الكروم الموجودة على الفولاذ المقاوم للصدأ رقيقة جدًا وليست عازلًا كهربائيًا. وبالتالي فإن فيلم أكسيد الكروم لن يمنع التآكل الغلفاني.

 

الاختلافات المحتملة

 

تذوب جميع المعادن إلى حد ما عندما يتم ترطيبها بسائل موصل. تكون درجة الذوبان أكبر مع المعادن النشطة أو الذبيحة مثل المغنيسيوم والزنك ولديهم الإمكانات السلبية. في المقابل ، فإن المعادن النبيلة أو السلبية مثل الذهب أو الجرافيت خاملة نسبياً ولديها إمكانات أكثر إيجابية. الفولاذ المقاوم للصدأ في الوسط على الرغم من أنه أكثر نبلا من الكربون الصلب. يمكن قياس الإمكانات باستخدام إلكترود مرجعي وتستخدم لبناء سلسلة كلفانية كما هو موضح في الصفحة 2 (ASTM Standard G82).

عندما يكون هناك معدنان متصلان وفي اتصال مع سائل موصل ، فإن المعدن الأكثر نشاطًا سوف يتآكل ويحمي المعدن النبيل. الزنك أكثر سلبية من الصلب ، وبالتالي فإن طلاء الزنك من الصلب المجلفن سوف يتآكل لحماية الصلب عند الخدوش أو حواف القطع. الفولاذ المقاوم للصدأ ، بما في ذلك 304 و 316 ، أكثر إيجابية من الزنك والصلب ، لذلك عندما يكون الفولاذ المقاوم للصدأ على اتصال مع الفولاذ المجلفن والرطب ، فسوف يتآكل الزنك أولاً ، يليه الفولاذ ، بينما سيتم حماية الفولاذ المقاوم للصدأ بواسطة هذا النشاط كلفاني ولن تآكل. يخضع معدل الهجوم الكلفاني لحجم الفرق المحتمل.

يوضح الرسم البياني أن الفولاذ المقاوم للصدأ له نطاقان من الإمكانات. يظهر السلوك السلبي المعتاد في الفقس الخفيف. ومع ذلك ، إذا تعطل الفيلم السلبي ، يتآكل الفولاذ المقاوم للصدأ وإمكاناته في نطاق الشريط المظلم.

كقاعدة عامة ، إذا كان الفرق المحتمل أقل من 0.1 فولت ، فمن غير المرجح أن يكون التآكل الغلفاني كبيرًا.

إذا تم استيفاء الشروط الثلاثة جميعها ، فمن المحتمل أن يكون التآكل الغلفاني وسيتأثر معدل التآكل بالمنطقة النسبية والكثافة الحالية التي يوفرها المعدن النبيل.

 

مساحة السطح المبللة النسبية

 

إذا كان المعدن النبيل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ لديه مساحة كبيرة في اتصال مع المنحل بالكهرباء في حين أن المعدن الذبيحة (مثل الألومنيوم) لديه مساحة سطح صغيرة جدا في اتصال مع المنحل بالكهرباء ، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ يولد تيار تآكل كبير والذي سوف أن تتركز على مساحة صغيرة من المعدن الذبيحة. سوف يتآكل الألمنيوم بسرعة ، وبالتالي فإن السحابات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ غير مقبولة. ومع ذلك ، كثيرا ما يستخدم المسمار غير القابل للصدأ في الألومنيوم على الرغم من أن تآكل الألومنيوم مباشرة حول غير القابل للصدأ هو ممكن تماما. وذلك لأن نسبة السحابة النبيلة المبللة في المعدن النشط قد تتغير من نسبة 1:50 إلى 1: 1 أثناء التجفيف بعد العواصف الممطرة. إذا كانت الملوثات مهمة ، فهذا يعني أن تجنب الأزواج المعدنية المتباينة قد يكون الخيار المفضل لمنع هجوم الجلفنة.

كما ستفقد السحابات المجلفنة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الزنك بسرعة أكبر من التعرضات المستقلة. عيب إضافي هو أن منتج التآكل سوف يتحول من الأبيض إلى البرتقالي عندما يصل التآكل إلى سبائك الزنك والحديد بالقرب من قاع الطبقة المجلفنة. بعد ذلك ، يبدأ تآكل قفل الكربون الصلب – مرة أخرى بمعدل أسرع من التعرض المستقل.

كقاعدة عامة ، إذا كانت المساحة المبللة للمعادن المتآكل 10 أضعاف المساحة المبللة للمعادن النبيلة ، فإن التأثيرات الكلفانية ليست خطيرة على الرغم من أنه كلما زادت النسبة كلما قل تأثيرها.

 

الكثافة الحالية المتاحة

يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على فيلم سلبي فعال ، وبالتالي فإن تيار التآكل المتاح الذي يمكن حمله بواسطة ذرات مشحونة (أيونات) منخفض جدًا. إذا تمت مقارنة سلوك النحاس / الصلب وزوجين الفولاذ المقاوم للصدأ / الصلب ، فإن اقتران النحاس / الصلب يمثل مشكلة كلفانية أكثر أهمية على الرغم من الفصل المحتمل المحتمل البالغ 0.35 فولت.

 

أمثلة على أزواج كلفانية مقبولة تشمل:

إن إمكانات سبائك النحاس أكثر نشاطًا من الفولاذ المقاوم للصدأ ، كما أنها توفر تيار حماية كاثودي للحد من تأليب عمود الصلب غير القابل للصدأ أو هجوم الشقوق عند غلاف المحمل. عمق فقدان سبائك النحاس منخفض لأنه يحتوي على مساحة كبيرة جدًا مقارنة بالعمود المكشوف.

تستخدم الشماعات أنابيب الصلب المجلفن لشنق أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ خارجيا حول المنشآت الكيميائية. نسبة مساحة السطح سيئة مع مساحة كبيرة من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى مساحة صغيرة من الزنك / الصلب النشط ، ولكن مياه الأمطار عادة ما تكون منخفضة الموصلية وعمر الخدمة 20 سنة أمر طبيعي.

في صناعات المياه ، تم تجنب الصراخ بين خيوط الفولاذ المقاوم للصدأ والمكسرات عن طريق استخدام صواميل برونزية من الألومنيوم على ترصيع أو مسامير من الصلب غير القابل للصدأ. على الرغم من أن برونز الألومنيوم أكثر نشاطًا من الفولاذ المقاوم للصدأ ، فإن الموصلية المائية ، وبالتالي معدل التآكل ، منخفضة عمومًا. سوف تتطلب المكسرات استبدال ولكن فقط في أوقات الإصلاح الشامل.

الفرق المحتمل بين 304 المبني للمجهول و 316 المبني للمجهول صغير ، لذا لا يتوقع حدوث تآكل كلفاني لـ 304 ، حتى مع نسب مساحة كبيرة.

تشتمل أزواج المواد غير المقبولة على: ختم مطاطي مع تحميل أسود الكربون بدرجة عالية (للمقاومة للأشعة فوق البنفسجية) بحيث يكون موصلًا ويسبب هجومًا كلفانيًا من مسمار أو مسمار غير قابل للصدأ. تسببت الحشيات التي تحتوي على الجرافيت في حدوث مشكلات مماثلة في الشفاه المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ويجب عدم استخدامها لمياه البحر بغض النظر عن سبيكة الفولاذ المقاوم للصدأ. لا يُسمح بتركيبات من الصلب غير القابل للصدأ غير المعزول لألواح Colorbond® للجدران أو الأسطح لأن التيار الكلفاني من الطبقة Zincalume® المسببة للتآكل ينفث الطلاء.

 

سلسلة كلفاني

 

إخلاء مهم

التوصيات التقنية الواردة في هذا المنشور هي بالضرورة ذات طبيعة عامة ويجب عدم الاعتماد عليها في طلبات محددة دون الحصول أولاً على مشورة متخصصة.


PRE:

NEXT:
No Comments

Post A Comment