بيوتات الكيمياء التعليمية - عرض مشاركة واحدة - التآكل
الموضوع: التآكل
عرض مشاركة واحدة
  #5   -->
قديم 27-05-2008, 03:57 AM
kaiyali kaiyali غير متصل
مشرف بيت الأسئلة وكيمياء المرحلة الجامعية
 
تاريخ الانتساب: 01 2004
المكان: kuwait
مشاركات: 1,584
kaiyali على طريق التميز و النجاح
افتراضي تابع/ انواع التآكل الاسباب والاضرار والحماية

7- التآكل الاجهادي Stress Corrosion
ويسمى عند بعض الباحثين بالتآكل الاجهادي الإنكساري Corrosion Cracking Stress
وهو تآكل موضعي يظهر بشكل شق بسيط على سطح المعدن ثم يتحول إلى شق عميق يكسر للتركيب المعدني ، ويكون باقي السطح خالي من التآكلات ويحدث هذا النوع من التآكل في جميع المعادن تقريباً بسبب الاجهادات الميكانيكية والحرارة المسلطة على سطح المعدن أو بسبب هشاشة المعدن وفقدان صفة الليونة بسبب تأثيرات الهيدروجين أو بسبب تأثيرات المحيط على المعدن .
تتعرض جميع المعادن تقريباً للتآكل الاجهادي ولكن لكل معدن محيط مختلف مثلاً يتعرض الحديد والفولاذ المقاوم للتآكل الاجهادي في محيط هيدروكسيد الصوديوم القوي أو الكلوريدات ولكن لايتآكل في محيط غاز أو محلول الأمونيا أو حامض الكبريتيك أو النيتريك بينما يتآكل البراص ( من سبائك النحاس ) تآكلاً أجهاديا بسبب محيط غاز الأمونيا أو محلوله .
إن أهم العوامل المؤثرة في إحداث التآكل الاجهادي هي درجة الحرارة والتركيب الكيميائي للمحيط الآكل والتركيب الكيميائي للمعدن المأكول ومقدار الإجهاد المسلط وطول فترة التسليط كما يؤثر الشكل البلوري للمعدن ووجود مسافات ما بين الحبيبات .
العوامل التي تؤدي إلى التآكل :
أولا - عوامل داخلية ترجع إلى الفلز نفسه
ثانيا - عوامل خارجية ترجع إلى الوسط المحيط بالفلز
أولا - العوامل الداخلية للتآكل :
أ- اختلاف تركيب الفلز من موضع لآخر
حيث معظم الفلزات في حياتنا تحتوي على شوائب فلزية أو لا فلزية ( السبائك ) والتي أثناء صناعتها يصعب توزيع هذه العناصر بصورة متجانسة تماما وبذلك تتكون خلايا جلفانية موضعية يتآكل فيها القطب الأقل في جهد الاختزال .
ب- اختلا ف حجم بلورات الفلز :
قد يحدث أثناء صناعة الفلز أن يتم تبريد أجزاء منه أسرع من الأخرى , مما يؤدي إلى اختلاف في حجم البلورات المتكونة
فالبلورات الصغيرة بشكل عام أنشط من البلورات الكبيرة , تصبح هذه الأجزاء انودا في خلايا جلفانية كاثودها المناطق المجاورة ذات البلورات الكبيرة .
جـ - الإجهاد والتعرض للقوى الخارجية :
قد يحدث أثناء التصنيع أو النقل أو التشكيل أن تتعرض مناطق من الفلز لقوى خارجية , كالقص أو الثني , فتعتبر هذه المناطق أنشط من غيرها حيث يصبح انودا في خلايا جلفانية موضعية
د- اتصال فلز بغيره من الفلزات :
أحيانا عند استخدام الفلزات في الحياة قد يتم توصيل فلز مع آخر ( مسامير - لحام ) فيؤدي ذلك إلى تكون خلايا جلفانية موضعية يتآكل الفلز الأنشط
ثانيا العوامل الخارجية للتآكل :
1- الماء
يعتبر عاملا أساسيا في إحداث التآكل ويقصد بالماء في أي حالة من حالاته , ففي الأوساط الجافة فان الفلزات لا تتآكل تقريبا , ولذلك فإن درجة رطوبة الهواء مهم في التآكل .
والماء يكون الوسط الالكتروليتي اللازم لتكوين الخلايا الجلفانية .
وفي عمليات تآكل الفلزات في الهواء يكون الماء هو العامل المحدد لمعدل التآكل .
2- الأكسجين :
عامل أساسي آخر لحدوث التآكل سواء في الهواء أو في الأوساط المائية , ويلعب الأكسجين دورا رئيسا في التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلايا الجلفانية الموضعية , وفي الأوساط المائية يكون الأكسجين هو العامل المحدد لمعدل التآكل .
فلكي يحدث تآكل يكفي أن يوجد هذان العاملان حتى ولو كان الفلز نقيا , فالفلزات تمتز الهواء على سطحها فإذا حدث أن كان تركيز الأكسجين حول نقطة معينة من الفلز أعلى منه حول نقطة أخرى , فان ذلك يؤدي إلى تكون خلايا جلفانية يكون الفلز هو الانود فيها والأكسجين هو الكاثود ( لارتفاع جهد اختزاله )
3- ثاني أكسيد الكربون :
يعتبر دور ثاني أكسيد الكربون في التآكل ثانويا , ومعظم المياه الطبيعية تحتوي على هذا الغاز حيث يذوب مكونا حمض الكربونيك الذي يتأين:


فهو بذلك يزيد من حموضة الماء ( يقلل من قيمة الأس الهيدروجيني ) وزيادة تركيز كاتيون الهيدروجين يزيد من التآكل .
4- الأملاح :
تعتبر الأملاح خاصة الكلوريدات من العوامل المساعدة في عملية تآكل الفلزات حيث تساعد على تكوين المحلول الالكتروليتي المساعد على تكوين الخلايا الجلفانية ويمكن ملاحظة ذلك في المنشآت الحديدية المجاورة للمناطق البحرية .
5- غازات الكبريت :
وأهمها غاز ثاني أكسيد الكبريت SO2 وكبريتيد الهيدروجين H2S يذوب ثاني أكسيد الكبريت في الماء بشدة مكونا حمض الكبريتوز الذي يتأين:


ولا تأتي خطورته في قدرته على زيادة تركيز كاتيونات الهيدروجين في المحلول فقط , بقدر مساعدته على اختزال الأكسجين الذائب في الماء وتكوين أنيون الكبريتات ذو التأثير الأقوى


أما غاز كبريتيد الهيدروجين فهو من الغازات النشطة كيميائيا حيث يمكنه أن يتفاعل مباشرة مع كثير من الفلزات مما يؤدي إلى تآكلها
6- غاز كلوريد الهيدروجين :
غاز كلوريد الهيدروجين الجاف لا يعتبر عاملا تآكلي أما إذا وجد عند درجة معينة من الرطوبة فانه يصبح عاملا مساعدا قويا للتآكل.
أضرار التآكل :
يمكن عرض أهم الأضرار الناتجة عن التآكل بالنقاط التالية :
1- فقدان الخواص الميكانيكية وتغبر في الأبعاد :
يؤدي تآكل الفلز إلى تغير في إبعاده والتي تؤدي إلى تغير في خواصه الميكانيكية من مثل قابليته للتحمل أو مرونته وبالتالي تعرضه للتشويه اللدن أو المرن وقد يؤدي التآكل إلى حصول الكسر الهش والسريع
2- المظهر :
حيث يظهر الفلز المتعرض للتآكل في مظهر سيئ وبذلك يتوجب طلائه بشكل دائم
3-التلوث :
يحدث التلوث بفعل نواتج التآكل إلى تنتقل إلى الوسط المحيط به من مثل تلوث المنتجات الغذائية التي تحفظ في علب معدنية
4- أضرار اقتصادية :
حيث يسبب التآكل في كثير من الأحيان إلى توقف المصانع أو مصافي النفط وكذلك يؤدي إلى ارتفاع تكلفة الصيانة فكثير حيث يؤدي التآكل إلى تبديل القطع بعد فترة من الاستخدام كما أن الإجراءات التي تتخذ للحماية من التآكل تعتبر من العوامل الاقتصادية الإضافية
5- زيادة نسبة المخاطر وفقدان السلامة :
فعند عدم اخذ الاحتياطات والوقاية الكافية لحماية المنشآت من التآكل تحدث في كثير من الأحيان كوارث من مثل تسرب المواد الخطرة من مثل الغازات السامة والأحماض المركزة والمواد القابلة للاشتعال أو المواد المشعة وفي بعض الأحيان يؤدي التآكل الاجهادي إلى انهيار منشأ أو تحول مادة غير خطرة إلى مادة خطرة صحية أو مادة متفجرة و تلوث مياه الشرب نتيجة تآكل الأنابيب أو الخزانات.
حماية الفلزات من التآكل :
لا توجد طريقة محددة لحماية الفلزات من التآكل فلكل نوع من أنواعه طريقة خاصة به وذلك للوقاية منه اعتمادا على طبيعة التآكل ومسبباته . إلا أن هناك طرق تقليديه عامة تستخدم للوقاية من التآكل نذكر منها :
أولا : طرق تعتمد على تغطية الفلز وعزله عن الوسط المحيط به ومنها
أ- التغطية بالفلزات : يتم اختيار فلز أنشط لتغطية الفلز الأقل نشاطا
و تعتبر عملية الجلفانية من أقدم عمليات الطلاء المعدني لحماية الحديد من الصدأ ويستعمل لذلك فلز الخارصين والقصدير لهذا الغرض ,
وتكون هذه العناصر ( كل على حدة ) غشاء سطحيا شديد التماسك يكون القطب الانود في الخلية الجلفانية فيتآكل بدلا من الحديد .
وهناك عدة طرق لتحضير الحديد المجلفن منها طلي الحديد بقصديرات الصوديومNa2SnO3 .
ب- التغطية بالمواد العضوية :
يتكون هذا النوع من الطلاء من مساحيق أصباغ عضوية عالقة في زيت تجفيف من مثل زيت بذر الكتان Linseed oil وهو مركب عضوي غير مشبع يتفاعل مع الأكسجين الجوي مكونا ما يسمى بالبيروكسيدات العضوية التي تعمل كمواد حافزة لتكوين غشاء صلب ومرن يحيط بالفلز ويقيه من التآكل .
ثانيا: باستخدام مانعات التآكل :
مانعات التآكل مواد كيميائية ( عضوية وغير عضوية ) تضاف إلى المادة المراد حمايتها فتؤدي إلى تكوين طبقة عازلة توقف عملية التآكل ومن أنواعها :
أ- مانعات القطب الموجب : تعمل على تقليل أو منع حدوث التفاعلات الكيميائية عند القطب الموجب بصورة مباشرة وذلك عن طريق تكوين غشاء واق يعزل القطب الموجب عن وسط التفاعل . ومن أمثلة هذه المواد السيليكات والكرومات والفوسفات والبورات .
ب - مانعات القطب السالب : وهي مواد تعمل على تكوين راسب معين على سطح القطب السالب فتحد من نشاطه . فمثلا يمكن التحكم في تآكل الحديد في الماء بإضافة احد أملاح المغنيسيوم أو القصدير إلى وسط التفاعل , فيتكون راسب من هيدروكسيد المغنيسيوم أو القصدير على سطح الحديد يحميه من التآكل .
ثالثا : الحماية الكاثودية :
يمكن حماية الفلز بجعله كاثودا وذلك بطريقتين :
أ- بتوصيله بالقطب السالب لمصدر تيار كهربائي خارجي , مما يعكس التفاعلات الحادثة عن الأقطاب وتستخدم هذه الطريقة في حماية المنشآت المائية , أما القطب الموجب فهو أي قطب آخر يلقى في الماء إلى جانب المنشأة فيتآكل ويسمى القطب المضحى به .
ب- بتوصيله بفلز آخر أكثر نشاطا منه يدفن بجانبه في التربة أو يلقى بالماء فتتكون خلية جلفانية يكون في الفلز المراد حمايته هو الكاثود والفلز الآخر هو الانود فتحدث عملية الاختزال للعوامل المؤكسدة على سطح الكاثود بالالكترونات التي تنتقل إليه من الانود الذي يتآكل بدلا عنه ويسمى بالقطب الدفين من مثل حماية المنشآت النفطية أو السفن بتوصيلها أجسامها المصنوعة من الحديد بقطع من الخارصين أو المغنيسيوم .
__________________

أحمد عصام كيالي
رد مع اقتباس