چگونه از خوردگی گالوانیکی بین نبشی استیل و فلزات دیگر جلوگیری کنیم؟
استفاده از نبشی استیل در صنایع مختلف به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، استحکام مناسب، ظاهر مطلوب و طول عمر بالا بسیار رایج است. این مقطع در سازه‌های صنعتی، صنایع غذایی، تجهیزات پتروشیمی، سازه‌های دریایی، دکوراسیون، تأسیسات و پروژه‌هایی که در معرض رطوبت قرار دارند کاربرد گسترده‌ای دارد. با این حال، مقاومت بالای فولاد زنگ‌نزن به این معنا نیست که در هر شرایطی می‌توان آن را بدون توجه به فلزات مجاور استفاده کرد.
یکی از مسائلی که هنگام اتصال نبشی استیل به فولاد کربنی، آلومینیوم، فولاد گالوانیزه و سایر فلزات باید مورد توجه قرار گیرد، خوردگی گالوانیکی یا Galvanic Corrosion است. این نوع خوردگی می‌تواند باعث تخریب سریع‌تر فلز کم‌مقاومت‌تر شود و در برخی پروژه‌ها هزینه تعمیر، نگهداری و حتی تعویض قطعات را افزایش دهد.
بنابراین در کنار انتخاب صحیح ورق استیل و سایر مقاطع استنلس استیل باید نحوه اتصال آن‌ها به دیگر فلزات نیز از همان مرحله طراحی بررسی شود.
خوردگی گالوانیکی چیست؟
خوردگی گالوانیکی نوعی خوردگی الکتروشیمیایی است که در اثر تماس دو فلز با پتانسیل الکتروشیمیایی متفاوت و حضور یک محیط رسانا مانند آب یا رطوبت ایجاد می‌شود.
برای ایجاد این نوع خوردگی معمولاً سه عامل باید هم‌زمان وجود داشته باشند:
- دو فلز یا آلیاژ متفاوت در کنار یکدیگر قرار گرفته باشند.
- بین آن‌ها تماس الکتریکی وجود داشته باشد.
- هر دو فلز در تماس با یک الکترولیت مانند آب، آب شور، رطوبت یا محلول رسانا قرار بگیرند.
در چنین شرایطی فلزی که رفتار آندی دارد سریع‌تر خورده می‌شود، در حالی که فلز نجیب‌تر نقش کاتد را ایفا می‌کند و نرخ خوردگی آن کمتر می‌شود. به همین دلیل، زمانی که فولاد زنگ‌نزن در کنار بعضی فلزات دیگر قرار می‌گیرد، ممکن است فلز مقابل به نقطه آسیب‌پذیر سیستم تبدیل شود.
چرا اتصال نبشی استیل به فلزات دیگر اهمیت دارد؟
استنلس استیل به دلیل وجود عناصر آلیاژی، به‌خصوص کروم، می‌تواند یک لایه پسیو محافظ روی سطح خود تشکیل دهد. همین لایه یکی از دلایل اصلی مقاومت بالای مقاطعی مانند نبشی استیل ، ورق استیل و ناودانی استیل در برابر خوردگی است.
اما زمانی که استیل در تماس الکتریکی با فلزی فعال‌تر مانند فولاد کربنی، روی یا آلومینیوم قرار می‌گیرد، شرایط می‌تواند متفاوت شود.
برای مثال اگر سطح بزرگی از استیل به قسمت کوچکی از فولاد کربنی متصل شود و محیط نیز مرطوب باشد، سطح کوچک فولاد کربنی می‌تواند با سرعت بیشتری خورده شود. نسبت نامناسب سطح کاتد به آند یکی از عوامل مهم در تشدید خوردگی گالوانیکی محسوب می‌شود.
این مسئله به‌خصوص در سازه‌های خارجی، محیط‌های دریایی، خطوط تولید، کارخانه‌های صنایع غذایی و پروژه‌های دارای شست‌وشوی مداوم اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
خوردگی گالوانیکی بین نبشی استیل و فولاد کربنی
یکی از رایج‌ترین ترکیب‌ها در پروژه‌های صنعتی استفاده هم‌زمان از نبشی استیل و فولاد کربنی است.
فرض کنید یک سازه اصلی از آهن یا فولاد معمولی ساخته شده و برای تقویت بخش خاصی از آن از نبشی استیل استفاده شده باشد. اگر اتصال مستقیم بین این دو فلز وجود داشته باشد و آب یا رطوبت نیز به محل اتصال برسد، شرایط لازم برای تشکیل یک سلول گالوانیکی فراهم می‌شود.
در بسیاری از این شرایط، فولاد کربنی نسبت به استنلس استیل نقش آندی پیدا کرده و خوردگی آن افزایش پیدا می‌کند.
به همین دلیل بررسی جزئیات اتصال، نوع پیچ، واشر، پوشش محافظ و وضعیت زهکشی محل اتصال اهمیت زیادی دارد.
چگونه از خوردگی گالوانیکی نبشی استیل جلوگیری کنیم؟
مؤثرترین راهکار، توجه به این موضوع از مرحله طراحی سازه است. اصلاح یک اتصال اشتباه بعد از نصب معمولاً دشوارتر و پرهزینه‌تر از پیشگیری اولیه است.
عایق کردن دو فلز از یکدیگر
یکی از بهترین روش‌ها جلوگیری از تماس الکتریکی مستقیم بین استیل و فلز دیگر است.
می‌توان در محل اتصال از واشرهای پلاستیکی، لاستیکی، نئوپرن، بوش عایق، گسکت و سایر مواد غیررسانا استفاده کرد. این مواد مسیر الکتریکی بین دو فلز را قطع می‌کنند و در نتیجه یکی از شرایط اصلی تشکیل سلول گالوانیکی از بین می‌رود.
به‌ویژه در اتصالات پیچی باید علاوه بر زیر سر پیچ، مسیر تماس بدنه پیچ با فلز دیگر نیز مورد توجه قرار گیرد.
جلوگیری از تجمع آب و رطوبت
حتی اگر دو فلز متفاوت کنار یکدیگر قرار گرفته باشند، بدون وجود الکترولیت احتمال وقوع خوردگی گالوانیکی به‌طور قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند.
به همین دلیل طراحی سازه باید به شکلی باشد که آب باران، آب شست‌وشو و رطوبت در محل اتصال باقی نماند.
استفاده از شیب مناسب، مسیر تخلیه آب و حذف نقاطی که آب در آن‌ها جمع می‌شود، علاوه بر کاهش خوردگی گالوانیکی، احتمال خوردگی شیاری را نیز کمتر می‌کند. طراحی صحیح برای زهکشی و جلوگیری از ماندگاری رطوبت یکی از اصول شناخته‌شده کنترل خوردگی است.
استفاده صحیح از پوشش‌های محافظ
رنگ، پوشش‌های پلیمری و برخی پوشش‌های عایق می‌توانند تماس الکتریکی یا دسترسی الکترولیت به فلزات را محدود کنند.
اما در استفاده از پوشش باید نکته مهمی را در نظر گرفت.
اگر تنها فلز آندی یا فلز کم‌مقاومت‌تر پوشش داده شود و پوشش آن در یک نقطه آسیب ببیند، خوردگی می‌تواند در همان بخش کوچک متمرکز شده و بسیار شدید شود.
به همین دلیل طراحی سیستم پوشش باید با توجه به نوع اتصال انجام شود. منابع تخصصی توصیه می‌کنند در صورت دشوار بودن پوشش کامل اتصال، پوشش فلز نجیب‌تر می‌تواند نسبت به پوشش ناقص فلز آندی گزینه مطمئن‌تری باشد.
نسبت سطح دو فلز را جدی بگیرید
یکی از نکات بسیار مهم و گاهی نادیده گرفته‌شده در خوردگی گالوانیکی، نسبت سطح آند و کاتد است.
تصور کنید یک قطعه کوچک فولاد معمولی به سطح بزرگی از نبشی یا ورق استیل متصل شده است. در این شرایط جریان گالوانیکی ایجادشده در سطح بزرگ کاتد می‌تواند روی مساحت کوچک آند متمرکز شود. نتیجه، افزایش چگالی جریان و بالا رفتن سرعت خوردگی فلز آندی خواهد بود.
به همین دلیل ترکیب «کاتد بزرگ و آند کوچک» معمولاً نامطلوب است.
در طراحی اتصالات نبشی استیل باید این موضوع در کنار مقاومت مکانیکی اتصال، هزینه پروژه و شرایط محیطی مورد بررسی قرار گیرد.
آیا خوردگی گالوانیکی باعث زنگ زدن خود نبشی استیل می‌شود؟
در بسیاری از ترکیب‌ها، استنلس استیل نسبت به فلز مقابل نجیب‌تر است و بیشتر نقش کاتد را دارد. در چنین شرایطی فلز دیگر ممکن است بیشتر آسیب ببیند.
اما نباید تصور کرد که خود استیل تحت هیچ شرایطی دچار خوردگی نمی‌شود.
آسیب‌دیدن لایه پسیو، وجود کلراید، ایجاد شکاف، آلودگی سطح با ذرات آهن و انتخاب نامناسب گرید استیل می‌تواند زمینه ایجاد انواع دیگری از خوردگی را فراهم کند.
به همین دلیل مشاهده زنگ‌زدگی یا تغییر رنگ در محل اتصال نباید بدون بررسی علت، صرفاً به خوردگی گالوانیکی نسبت داده شود.
هنگام خرید نبشی استیل به چه نکاتی توجه کنیم؟
انتخاب نبشی مناسب فقط براساس ابعاد و قیمت نبشی استیل انجام نمی‌شود. ابتدا باید مشخص شود محصول در چه محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرد و با چه فلزاتی در تماس خواهد بود.
گرید استیل، ابعاد نبشی، ضخامت، استاندارد تولید، کیفیت سطح، نوع کاربرد و شرایط محیطی از عوامل مهم انتخاب محصول هستند.
به همین دلیل بهتر است قبل از خرید، علاوه بر بررسی قیمت و مشخصات سایر مقاطع مورد نیاز پروژه نیز مقایسه شود. برای مثال می‌توانید صفحات قیمت میلگرد استیل و لوله استیل را نیز به‌عنوان لینک‌های داخلی مرتبط در این بخش قرار دهید
بازرسی و نگهداری را فراموش نکنید
حتی یک طراحی مناسب نیز نیازمند بازرسی دوره‌ای است. اتصالات فلزات متفاوت باید در دوره‌های مشخص از نظر آسیب پوشش، تجمع رطوبت، زنگ‌زدگی فلز مجاور و تخریب واشرهای عایق بررسی شوند.
اگر یک واشر عایق از بین برود یا پوشش محافظ در محل کوچکی آسیب ببیند، شرایط الکتروشیمیایی اتصال ممکن است تغییر کند.
شناسایی زودهنگام این مشکلات معمولاً هزینه بسیار کمتری نسبت به تعویض قطعات یا تعمیر سازه در مراحل پیشرفته خوردگی دارد.
جمع‌بندی
خوردگی گالوانیکی یکی از مسائلی است که هنگام استفاده هم‌زمان نبشی استیل و فلزات دیگر باید مورد توجه قرار گیرد. این خوردگی زمانی امکان‌پذیر است که دو فلز متفاوت دارای تماس الکتریکی باشند و هم‌زمان یک محیط رسانا مانند آب یا رطوبت بین آن‌ها وجود داشته باشد.
عایق کردن دو فلز، جلوگیری از تجمع رطوبت، انتخاب صحیح پوشش، توجه به نسبت سطح آند و کاتد، استفاده از پیچ و واشر مناسب و انتخاب گرید استیل متناسب با محیط از مهم‌ترین روش‌های کاهش احتمال خوردگی گالوانیکی هستند.
بنابراین هنگام خرید مقاطع استنلس استیل، تنها توجه به قیمت مقاطع استیل کافی نیست و شرایط واقعی پروژه نیز باید بررسی شود.
انتخاب صحیح متریال در کنار طراحی اصولی اتصال می‌تواند عمر تجهیزات را افزایش دهد و هزینه تعمیر و نگهداری پروژه را در بلندمدت کاهش دهد. برای انتخاب و خرید انواع مقاطع استنلس استیل می‌توان مشخصات فنی و قیمت محصولات مختلف مهتاب استیل پرداز را بررسی و متناسب با نیاز پروژه، گرید و ابعاد مناسب را انتخاب کرد.
افزودن دیدگاه