پس از گذر از عصر ابزارهای سنگی، انسان به استفاده از فلزات به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد آن‌ها روی آورد. فلزاتی چون مس، آهن، نقره و در پی آن‌ها آلومینیوم و روی، به طور گسترده در صنایع مختلف به کار گرفته شدند.
با این حال، مشکل عمده فلزات در این بود که به صورت خالص پایدار نبوده و تمایل زیادی به تبدیل شدن به ترکیباتی مانند اکسید فلزی داشتند که باعث تخریب آن‌ها می‌شد. در این راستا، نیاز به علمی تحت عنوان “علم خوردگی” (Corrosion) برای بررسی دلایل و روش‌های جلوگیری از این پدیده ناخواسته به شدت احساس شد. خوردگی فلزات در انواع مختلف و به دلایل گوناگونی رخ می‌دهد، اما مهم‌ترین عامل ایجاد آن را می‌توان در واکنش‌های الکتروشیمیایی در فلزات جستجو کرد.
ویژگی های برتر آکام در بازرسی خوردگی
طبق استاندارد ISO 8044، خوردگی فلز به این شکل تعریف میشود:
«واکنش فیزیکی-شیمیایی متقابل بین فلز و محیط اطراف آن، که معمولاً ماهیت الکتروشیمیایی دارد و منجر به تغییر در خواص فلز میشود. این تغییرات ممکن است باعث از دست رفتن عملکرد فلز یا آسیب به محیط یا دستگاهی شود که فلز بخشی از آن را تشکیل می‌دهد.»
همچنین، موسسه ملی مهندسی خوردگی آمریکا (NACE) در کتاب مرجع خود، خوردگی را به این صورت تعریف کرده است:
«زوال فلز یا خواص آن بر اثر واکنش با محیط اطراف.»
واژه «خوردگی» بهطور خاص برای فرایند فرسایش فلزات به کار می‌رود، در حالی که واژه «زنگ‌زدن» (Rust) که بیشتر مردم با آن آشنا هستند، به نوعی از خوردگی فلزات اطلاق میشود.
از زمانی که انسان استفاده از فلزات را آغاز کرد، مشکل تخریب آن‌ها بر اثر تماس با محیط وجود داشت. در ابتدا، تشخیص خوردگی بیشتر به چشم و با معاینه بدنه فلزات انجام می‌شد. در کشتی‌سازی سنتی، معاینه بصری دورهای از بدنه کشتی و تعویض قطعات آسیب‌دیده رایج بود.
با پیشرفت علوم مهندسی، به‌ویژه پس از انقلاب صنعتی، ابزارهایی مانند میکروسکوپ و آزمون‌های ساده مکانیکی برای ارزیابی وضعیت فلزات به کار گرفته شدند. امروزه بازرسی خوردگی از ابزارهای بسیار پیشرفته بهره می‌برد؛ از دستگاه‌های اولتراسونیک گرفته تا سنسورهای لحظه‌ای و شبکه‌های هوشمند که می‌توانند خوردگی را از راه دور و با دقت بسیار بالا رصد کنند.
شناخت دقیق انواع خوردگی یکی از مهم‌ترین بخش‌های آموزش و اجرای بازرسی است، زیرا روش برخورد با هر نوع خوردگی متفاوت است.
از مهم‌ترین انواع خوردگی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
خوردگی یکنواخت: تخریب سطح فلز به صورت یکدست در تمام نقاط.
خوردگی گالوانیک: ایجاد واکنش بین دو فلز با پتانسیل الکتروشیمیایی متفاوت که به یکدیگر متصل هستند.
خوردگی حفره‌ای: تشکیل حفره‌های عمیق و کوچک در سطح فلز که می‌تواند به شکست سریع منجر شود.
خوردگی بین‌دانه‌ای: تخریب مرزهای دانه‌های فلز، معمولاً بر اثر عملیات حرارتی یا شرایط جوشکاری نامناسب.
خوردگی سایشی: ترکیب اثر سایش مکانیکی و خوردگی شیمیایی در سطوح تماس با سیالات.
خوردگی میکروبی: ناشی از فعالیت میکروارگانیسم‌ها در محیط‌های مرطوب یا حاوی مواد آلی.
بازرسی خوردگی یک فرایند برای پایش و ارزیابی میزان و شدت خوردگی در سطوح، سازهها یا تجهیزات است. هدف از این بازرسی، شناسایی، نظارت و کاهش اثرات خوردگی به منظور اطمینان از یکپارچگی، ایمنی و عملکرد مناسب اشیاء مورد بررسی است.
در طی بازرسی خوردگی، بسته به نوع مواد، ماهیت خوردگی و دسترسی به نواحی آسیب‌دیده، ممکن است از روش‌ها و تکنیک‌های مختلف استفاده شود. برخی از روش‌های متداول در بازرسی خوردگی عبارتند از:
این روش شامل معاینه مستقیم و بصری سطوح یا ساختارها برای شناسایی علائم قابل مشاهده خوردگی مانند زنگ‌زدگی، گودال‌ها، تغییر رنگ یا مقیاس‌گذاری است.
تکنیک‌های NDT مانند آزمایش اولتراسونیک، رادیوگرافی، آزمایش جریان گردابی و بازرسی ذرات مغناطیسی به‌منظور تشخیص و ارزیابی خوردگی بدون وارد آوردن آسیب به مواد یا ساختارها به‌کار می‌روند.
محصولات و نمونه‌های خوردگی می‌توانند در آزمایشگاه‌ها برای تعیین نوع و شدت خوردگی و شناسایی عوامل فاسدکننده یا شرایط محیطی که موجب خوردگی می‌شوند، مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند.
روش‌های الکتروشیمیایی همچون اندازهگیری بالقوه خوردگی، مقاومت قطبش یا طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی می‌توانند داده‌های کمی دقیقی در خصوص میزان و رفتار خوردگی یک ماده فراهم کنند.
در برخی مواقع، استفاده از سنسورها و سیستم‌های نظارت از راه دور برای رصد فعالیت‌های خوردگی به‌صورت مداوم و در زمان واقعی می‌تواند امکان تشخیص سریع‌تر و مداخله به‌موقع را فراهم آورد.
برای مثال، یکی از پالایشگاه‌های بزرگ در جنوب کشور، با اجرای یک برنامه منظم بازرسی خوردگی مبتنی بر بازرسی بصری + پایش الکتروشیمیایی توانست تعداد خرابیهای ناگهانی خطوط انتقال را در مدت یک سال ۴۵٪ کاهش دهد.
بر اساس گزارش مالی این شرکت، هزینههای تعمیرات اضطراری که سالانه بیش از ۱۲ میلیارد تومان بود، به کمتر از ۷ میلیارد تومان کاهش یافت. این نشان می‌دهد که بازرسی دقیق و پیشگیرانه نه تنها ایمنی را افزایش می‌دهد بلکه به طور مستقیم باعث صرفه‌جویی اقتصادی میشود.
بازرسی خوردگی معمولاً به معنای ارزیابی دورهای وضعیت یک تجهیز یا سازه است. در این فرآیند، تیم بازرسی در زمان‌های مشخص حضور پیدا میکند و وضعیت خوردگی را بررسی و گزارش میکند.
در مقابل، پایش خوردگی فرآیندی پیوسته و مداوم برای اندازهگیری شاخص‌ها و نرخ خوردگی در طول زمان است. پایش معمولاً با نصب سنسورها و ابزارهای اندازهگیری خودکار انجام میشود و به مدیران اجازه می‌دهد تغییرات را در همان لحظه مشاهده کنند. به طور ساده، بازرسی خوردگی یک عکس لحظه‌ای از وضعیت فلز است، در حالی که پایش خوردگی یک فیلم کامل از روند تخریب آن به مرور زمان ارائه می‌دهد.
خوردگی فلزات در برخی موارد زیان‌آور نیست، مانند تولید برق در باتری‌ها یا فرآیند آبکاری فلزات که از واکنش‌های الکتروشیمیایی استفاده می‌کنند. اما در بسیاری از موارد، خوردگی به خصوص در صنایع دریایی، می‌تواند خسارات اقتصادی و خطرات جانی فراوانی به همراه داشته باشد.
امروزه بیشتر سازه‌های ساختمانی و صنعتی از فلزات، به ویژه فولاد، ساخته می‌شوند. خوردگی این فلزات نه تنها هزینههای سنگینی را به همراه دارد، بلکه می‌تواند امنیت جانی را تهدید کند. هزینههای سالانه برای حفاظت از فلزات در برابر خوردگی بالا است، اما بر اساس آمارهای غیررسمی در ایران، زیان‌های ناشی از خوردگی در سال‌های گذشته به مبالغ زیادی رسید؛ به طور مثال، در سال ۱۳۷۳ حدود ۵۰۰۰ میلیارد ریال و در سال ۱۳۷۹ حدود ۲۷۵۰۰ میلیارد ریال برآورد شده است.
پایش خوردگی یا مانیتورینگ خوردگی فرآیند اندازهگیری و نظارت مستمر بر نرخ خوردگی در تجهیزات و سازه‌های فلزی است. این فرایند با استفاده از ابزارهای تخصصی مانند پروب‌های الکتروشیمیایی، التراسونیک، و کوپن‌های خوردگی، تغییرات ضخامت و خواص مکانیکی مواد را در طول زمان بررسی میکند.
افزایش ایمنی و جلوگیری از حوادث: خوردگی می‌تواند منجر به ترکیدگی، نشت مواد خطرناک یا حتی انفجار شود. پایش دقیق و به‌موقع این پدیده، امکان شناسایی آسیب‌ها پیش از وقوع حوادث را فراهم میکند و از تهدید جان پرسنل و آسیب‌های زیست‌محیطی جلوگیری میکند.
کاهش هزینههای نگهداری و تعمیرات: با شناسایی زودهنگام مناطق آسیب‌دیده، می‌توان برنامه‌های تعمیر و نگهداری را به‌صورت پیش‌بینی‌شده و به‌موقع انجام داد. این امر از هزینههای غیرضروری ناشی از خرابیهای ناگهانی می‌کاهد و عمر مفید تجهیزات را افزایش می‌دهد.
بهینه‌سازی مصرف منابع و انرژی: خوردگی می‌تواند باعث کاهش کارایی سیستم‌ها شود. با پایش مستمر، می‌توان شرایط محیطی و عملیاتی را بهینه‌سازی کرد تا از خوردگی جلوگیری شود و عملکرد سیستم‌ها در بالاترین سطح باقی بماند.
مدیریت دارایی‌ها و برنامه‌ریزی استراتژیک: اطلاعات حاصل از پایش خوردگی به مدیران این امکان را می‌دهد که تصمیمات آگاهانه‌تری در زمینه نگهداری، جایگزینی یا ارتقاء تجهیزات اتخاذ کنند. این داده‌ها به تدوین استراتژی‌های بلندمدت و تخصیص منابع بهینه در بازرسی فنی کمک می‌کنند.
پایش خوردگی یکی از بخش‌های حیاتی در نگهداری و افزایش عمر تجهیزات صنعتی است. در این بخش، روش‌های متداول پایش خوردگی معرفی می‌شوند.
پروب‌های الکتروشیمیایی (ER): با اندازهگیری تغییرات مقاومت الکتریکی، نرخ خوردگی را محاسبه می‌کنند.
آزمایش التراسونیک: با ارسال امواج صوتی، ضخامت و وضعیت ساختاری مواد را بررسی می‌کنند.
کوپن‌های خوردگی: قطعات فلزی با جنس مشابه تجهیز مورد نظر در محیط قرار می‌گیرند و پس از مدت معین، میزان خوردگی آن‌ها اندازهگیری میشود.
سیستم‌های نظارت آنلاین: با استفاده از سنسورها و فناوری‌های IoT، داده‌ها به‌صورت لحظه‌ای جمع‌آوری و تحلیل می‌شوند.
انتخاب روش مناسب پایش خوردگی به نوع تجهیز، شرایط محیطی و دقت مورد نیاز بستگی دارد و نقش مهمی در پیشگیری از خرابیهای پرهزینه ایفا میکند.
از آنجا که در حل مسائل خوردگی، مهندس خوردگی بایستی روشی را انتخاب نماید که بیشترین بهره را در برداشته باشد، تیم شرکت آکام با در اختیار داشتن تکنسین متخصص در زمينه بازرسی خوردگی اقدام به ارائه خدمات اجرايی و مشاوره به شرح ذيل می نمايد:
برای اینکه مهندس خوردگی به خوبی از عهده وظایف خود برآید، بایستی با اصول خوردگی و نحوه جلوگیری از آن، خواص شیمیایی، متالوژیکی، فیزیکی و مکانیکی مواد، آزمایشات خوردگی، ماهیت محیط های خورنده، قیمت مواد اولیه، نحوه ساخت و تولید، کامپیوتر و طراحی قطعات آشنا باشد.
در پایش خوردگی، نظارت بر چندین پارامتر کلیدی برای ارزیابی و پیش‌بینی رفتار فلزات در محیط‌های مختلف انجام میشود. این پارامترها به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند و هر کدام تأثیرات خاص خود را بر روی نرخ خوردگی و شرایط محیطی دارند. در اینجا به جزئیات آنچه که در پایش خوردگی نظارت میشود، پرداخته میشود:
ویژگی‌های محیطی از جمله عوامل مهمی هستند که می‌توانند تأثیر زیادی بر روند خوردگی داشته باشند. برخی از پارامترهای اصلی در این دسته عبارتند از:
pH محیط: سطح اسیدیته یا بازی بودن محیط به طور مستقیم بر واکنش‌های خوردگی اثر می‌گذارد. محیط‌های اسیدی معمولاً باعث تسریع خوردگی می‌شوند.
دما: دما بهطور مستقیم بر سرعت واکنش‌های شیمیایی تأثیر دارد. با افزایش دما، معمولاً نرخ خوردگی نیز افزایش می‌یابد.
ترکیبات شیمیایی موجود در محیط: مواد شیمیایی خاص مانند کلریدها، سولفات‌ها و مواد آلاینده می‌توانند باعث تشدید خوردگی شوند.
رطوبت: در شرایط مرطوب، به ویژه در محیط‌های دریایی یا صنعتی، خوردگی سرعت بیشتری می‌گیرد.
علاوه بر ویژگی‌های محیطی، خود فلزات و رفتار الکتروشیمیایی آن‌ها نیز می‌توانند نقش مهمی در خوردگی ایفا کنند. این ویژگی‌ها به شرح زیر هستند:
مقاومت الکتریکی: تغییرات در مقاومت الکتریکی فلزات می‌تواند نشان‌دهنده تغییرات در ساختار یا ضخامت آن‌ها به دلیل خوردگی باشد.
ضخامت فلز: کاهش ضخامت فلز به دلیل خوردگی یکی از شاخص‌های اصلی است که از طریق اندازهگیری آن می‌توان وضعیت خوردگی را ارزیابی کرد.
پتانسیل خوردگی: اندازهگیری پتانسیل الکتروشیمیایی فلزات می‌تواند اطلاعاتی در مورد تمایل آن‌ها به خوردگی و رفتار الکتروشیمیایی آن‌ها ارائه دهد.
پایش خوردگی بهطور خاص برای اندازهگیری نرخ خوردگی فلزات در نظر گرفته میشود. این نرخ به عواملی مانند دما، نوع فلز، محیط و زمان بستگی دارد. در این فرایند از ابزارهایی مانند کوپن‌های خوردگی، پروب‌های الکتروشیمیایی و سیستم‌های نظارت از راه دور برای ثبت تغییرات استفاده میشود.
پوشش‌ها و لایه‌های محافظتی که بر روی فلزات اعمال می‌شوند، می‌توانند از خوردگی جلوگیری کنند یا آن را کاهش دهند. پایش وضعیت این پوشش‌ها برای ارزیابی صحت عملکرد و شناسایی آسیب‌ها ضروری است. بهطور مثال، شکست یا آسیب در پوششهای محافظ می‌تواند منجر به افزایش خوردگی در سطح فلز شود.
در برخی محیط‌ها، مانند خطوط لوله آب یا تجهیزات صنعتی که در تماس با مواد آلی هستند، خوردگی میکروبی به‌عنوان یک عامل مخرب در نظر گرفته میشود. این نوع خوردگی به دلیل فعالیت میکروارگانیسم‌ها در محیط‌های مرطوب و گرم است که می‌تواند موجب آسیب به فلزات شود.
پایش تغییرات ساختاری فلزات مانند ترک‌ها، فرسایش یا تغییر رنگ سطحی به‌دلیل خوردگی نیز بسیار اهمیت دارد. این تغییرات ممکن است منجر به ضعیف شدن ساختار فلز و در نهایت شکست آن شوند.
بازرسی خوردگی به فرایند شناسایی و ارزیابی میزان و نوع خوردگی در تجهیزات و سازهها گفته میشود.
بازرسی خوردگی باید بهطور دورهای و در مواقعی که تجهیزات یا سازهها در معرض شرایط خورنده قرار دارند، انجام شود.
ابزارهای معمول شامل ابزارهای بصری، آزمایشهای اولتراسونیک، رادیوگرافی و تستهای جریان گرداب هستند.
بازرسی خوردگی کمک میکند تا از خرابیهای ناگهانی جلوگیری شود، عمر تجهیزات افزایش یابد و هزینههای نگهداری کاهش یابد.
بازرسی خوردگی باید همراه با سایر فرایندهای نگهداری و پایش خوردگی انجام شود تا اطمینان حاصل شود که تجهیزات بهطور مؤثر و ایمن عمل می‌کنند.
بازرسی خوردگی به ارزیابی دورهای وضعیت خوردگی میپردازد، در حالی که پایش خوردگی فرآیند نظارت مستمر و اندازهگیری نرخ خوردگی در طول زمان است.
