دانلود مقاله روغن های فلزکاری

روغن های فلزکاری
11-1 روانکای در فرآیندهای فلزکاری
مهم ترین هدف فرآیندهای فلزکاری، به وجود آوردن شکل های جدید با استفاده از قطعات فلزی است.

به طور کلی این فرآیندها شامل تماس دو قطعه ی فلزی یعنی ابزار و قطعه کار می باشد.

این تماس ها هم شامل جریان پلاستیک گونه ی قطعه کار تحت فشار ابزار کار (فرآیند شکل دهی فلزها) و هم شامل به وجود آوردن یک شکل جدید با استفاده از جدا کردن کنترل شده ی مقداری از قطعه کار، توسط ابزار (عملیات برش فلزات)، می باشد.

تغییر شکل پلاستیک گونه ی قطعات فلزی به ما این امکان را می ددهد که شکل مطلوب خود را بدون تکه تکه کردن قطعه کار به دست آوریم.

وقتی شکل مورد نظر با جدا کردن تکه هایی از فاز (قطعه کار)، به صورت تراشه، به دست می آید، عملیات انجام شده به عنوان عملیات برش شناخته می شود.

در خلق شکل های جدید از فلزها توسط فرآیندهای فلزکاری، شاهد پدیده هایی مثل اصطکاک زیاد، دمای بالا و سایش ابزار خواهیم بود.

در نتیجه روانکاری در عملیات فلزکاری هم بر میزان کارآیی و اثربخشی فرآیندهای فلزکاری و هم بر بازده کلی عملیات تولید تأثیر می گذارد.

در فرآیندهای فلزکاری با شرایط معمولی، اغلب از رژیم روانکاری هیدرودینامیک استفاده می شود.

در این حالت ضخامت لایه ی روانکار در محل تماس ابزار تراش و قطعه کار به اندازه ای است که از تماس مستقیم دو سطح جلوگیری کند.

ضخامت لایه ی روانکار در مقایسه با اندازه ی میانگین مولکول های تشکیل دهنده ی آن، بسیار ضخیم تر است، در نتیجه خواص فیزیکی و ماکرسکوپی روغن از جمله گرانروی تأثیر بسزایی در کارایی روانکار در چنین رژیمی خواهد داشت.

شرایط سخت تر فرآیند فلزکاری، باعث تبدیل رژیم روانکاری از هیدرودینامیک به روانکاری مرزی می شود.

در بعضی کاربردهای فلزکاری شرایط به قدری سخت می شود که ضخامت لایه روانکار اهمیت بیشتر می یابد.

خواص شیمیایی یک روانکار تا حد زیادی به مواد افزودنی به کار رفته در آن، بستگی دارد.

وجود لایه ی مؤثر روانکار بین ابزار فلزکاری و قطعه کار از جوش خوردن سطوح تماس جلوگیری می کند.

در مواردی که روانکار حاوی افزودنی های فشارپذیر می باشد، یک لایه ی محافظت کننده از واکنش مستقیم مواد افزودنی با سطح فلز ایجاد می شود.

فرآیندهای فلزکاری که در آنها نیاز به روانکاری است به دو دسته ی تراشکاری و شکل دهی تقسیم می شوند.

در هر دوی این روش های فلزکاری، سایش ابزار کار از مشکلاتی است که با استفاده از روانکاری از آن جلوگیری به عمل می آید.

2 روانکاری در عملیات برش فلزها
ساده ترین مدلی که می تواند بازگوکننده ی عملیات تراش باشد در شکل 1 به صورت شمایی نشان داده شده است.

عملیات برش شامل دو فرآیند مهم می باشد: 1- شکل گیری تراشه از قطعه کار توسط ابزار، 2- حرکت تراشه روی سطح ابزار برش.

همچنین شکل 1 نشان می دهد که بیشترین دما در نوک ابزار تراش در حین فرآیند تراشکاری تولید می شود.

گرمای تولید شده مربوط به گرمای ناشی از اصطکاک بین سطوح و گرمای ناشی از اصطکاک داخلی تراشه در حین تغییر شکل می باشد.

ابزار برش پس از فرو رفتن در قطعه کار با حرکت به سمت جلو باعث جدا شدن تراشه از سطح قطعه کار می شود.

تراشه ی تشکیل شده روی سطح ابزار کشیده می شود.

تغییر شکل اصلی، در سطح ناحیه ی برش که توسط صفحه ی ایده آل برش و زاویه ی برش تعریف می شود، انجام می گیرد (شکل 2).

با این حال اصطکاک بین تراشه و سطح ابزار برش از اهمیت ویژه ای در فرآیند روانکاری و خنک کاری برخوردار است.

هرچه اصطکاک بین ابزار و تراشه بیشتر باشد شاهد تغییر شکل بیشتری در تراشه، در نتیجه بالا رفتن دما خواهیم بود.

در چنین شرایطی وجودیک روانکار مناسب که بتواند اصطکاک را کاهش و گرمای تولید شده را هرچه سریع تر انتقال دهد بسیار ضروری است.

**
آخرین نتیجه ی اصطکاک سائیده شدن ابزار است.

شکل 2 انواع سایش های ممکن ابزار برش را نشان می دهد.

پدیده ی دیگری که می تواند در عملیات تراشکاری ایجاد اشکال کند، چسبیدن ذرات جدا شده از قطعه کار به ابزار است.

برای جلوگیری و یا کم کردن اثر این گونه پدیده های مشکل زا، باید از روانکارها استفاده کرد.

**
روغن ها علاوه بر انتقال گرمای ایجاد شده در اثر اصطکاک فلز- فلز، با نفوذ به سطوح تماس، لایه های روانکار مناسب را برای کاهش اصطکاک ایجاد می کنند.

نفوذ روغن به سطوح تماس فلز-فلز از طریق مجراهای موئینه ای که بین ابزار برش و قطعه کار وجود دارد انجام می شود.

ابعاد این مجراهای موئینه در حدود تا میلی متر می باشد.

به طور کلی وظایف روغن در عملیات برش در چهار دسته ی زیر خلاصه می شوند:
1- روانکاری ابزار و قطعه ی کار
2- خنک کنندگی و انتقال گرما
3- شستن براده ها و تراشه ها و تمییز کردن سطح قطعه کار و ابزار برش
4- جلوگیری از زنگ زدن و جوش خوردن سطوح تازه ی ایجاد شده توسط برش
مواد فعال موجود در روغن تراشکاری می توانند با سطوح تازه و واکنش پذیر که در اثر لایه برداری ایجاد شده اند واکنش داده و از چسبیدن ابزار و قطعه کار جلوگیری به عمل آوردند.

در آزمایش های انجام شده توسط ابزار و قطعه کار نمونه، نتایج نشان داده است که این ویژگی تحت تأثیر عوامل زیر بهبود یافته است:
- افزایش واکنش پذیری مواد فعال موجوددر روغن با سطوح فلزی
- کاهش استحکام برشی لایه ی واکنش دهنده (کمتر از استحکام برشی فلز اصلی)
- افزایش خواص نفوذی مناسب مواد فعال موجود در روغن (وزن مولکولی کمتر، فشار بخار بیشتر)
از طرف دیگر یافته های مربوط به روانکاری و خنک کاری نشان می دهد که نمی توان دو این مفهوم را از هم جدا کرد.

دگرگونی هایی که در ویژگی های مواد توسط تغییرات دما به وجود می آید بستگی زیادی به آثار ناشی از اصطکاک دارند.

اثر خنک کنندگی روغن های برش به خواص گرمایی این روغن ها به ویژه به ظرفیت گرمایی و ضریب انتقال گرما بستگی دارد.

از طرف دیگر شرایط جریان روغن ها نیز نقش اساسی در فرآیند خنک کاری دارد.

ضریب انتقال گرما می تواند با توجه به میزان تبخیر پذیری اجزای موجود در روانکار برشی، تا حد زیادی دستخوش تغییر شود.

چنین پدیده ای باعث می شود روغن هایی که با آب امتزاج پذیر هستند دارای اهمیت ویژه ای در روانکاری عملیات برش باشند.

به همین دلیل روغن های عملیات برش به طور کلی به دو دسته ی روغن های امتزاج پذیر با آب و روغن های بدون آب تقسیم می شوند.

11-3 دسته بندی و نامگذاری روغن های برش به سختی می توان دسته ای دیگر از روانکارها را یافت که عبارات و اسامی به کار رفته در آن به اندازه ی عبارات به کار رفته در مورد روغن های امتزاج پذیر، گوناگون و اغلب نادرست باشد.

در سال های اخیر تلاش های زیادی برای سازمان دهی و دسته بندی عبارات به کار رفته در مورد روغن های برش صورت گرفته است.

در جدول 11-1، نمونه ای از این دسته بندی که توسط DIN انجام شده است، آمده است.

جدول 11-1 دسته بندی DIN برای روغن های فلزکاری عبارات به کار رفته بر اساس DIN 51385 نشانه 0 روغن فلزکاری S 1 روغن فلزکاری بدون آب (امتزاج ناپذیر با آب) SN 2 روغن فلزکاری امتزاج پذیر در آب SE 1-2 روغن فلزکاری امولسیون شونده در آب SEM 2-2 روغن فلزکاری حل شونده در آب SES 3 روغن فلزکاری رقیق شده با آب (حاوی آب) SEW 1-3 امولسیون فلزکاری (روغن در آب) SEMW 2-3 محلول فلزکاری SESW در این جدول روغن های فلزکاری که با حرف S در ابتدای نشانه شناخته می شوند، به 3 دسته اصلی تقسیم شده اند: روغن فلزکاری بدون آب (SN) که قابلیت مخلوط یا محلول شدن با آب را ندارد.

روغن های فلزکاری امتزاج پذیر (SE) که قابلیت مخلوط یا محلول شدن با آب را دارا هستند ولی هنوز با آب آمیخته نشده اند.

روغن های فلزکاری رقیق شده با آب (SEW) که قابلیت مخلوط یا محلول شدن با آب را داشته و با آب آمیخته شده اند.

روغن های رقیق شده با آب خود به دو دسته ی امولسیون (مخلوط معلق) و محلول تقسیم می شوند.

این دسته بندی اشاره به این دارد که بعضی از روغن های امتزاج پذیر (دسته ی امولسیون) حاوی مواد افزودنی امولسیون کننده هستند.

روغن های گروه 2 (SE) پس از منتقل شدن به کارگاه های فلزکاری، با آب آمیخته شده و آماده ی استفاده می شوند.

روغن های محلول در آب حاوی مواد امولسیون کننده نیستند و خودبخود و به طور کامل در آب حل می شوند.

این چنین روغن هایی معمولاً از پایه ی سنتزی هستند و به همین دلیل حرف S در انتهای نشانه ی مربوط به آنها آمده است.

روغن های فلزکاری امولسیون شونده در آب (SEM) معمولاً از پایه ی معدنی هستند و به همین دلیل حرف M به آنها اضافه شده است.

علاوه بر دسته بندی DIN، مؤسسه استانداردگذاری ISO نیز یک دسته بندی کلی در مورد روغن های فلزکاری (گروه M) انجام داده است که در جدول 11-2 آمده است.

جدول 11-2 دسته بندی روانکارهای مورد استفاده در فلزکاری (گروه M) طبق ISO 6743/7 L-MHA روغن هایی که دارای ویژگی ضدخوردگی هستند.

L-MHB روغن های نوع MHA که کاهش دهنده ی اصطکاک نیز هستند.

L-MHC روغن های نوع MHA با ویژگی فشارپذیری، با فعالیت شیمیایی (مخصوص فلزات سفید) L-MHD روغن های نوع MHA با ویژگی فشارپذیری، بدون فعالیت شیمیایی (مخصوص فلزات رنگین) L-MHE روغن های نوع MHB با ویژگی فشارپذیری، با فعالیت شیمیایی (مخصوص فلزات سفید) L-MHF روغن های نوع MHB با ویژگی فشارپذیری، بدون فعالیت شیمیایی (مخصوص فلزات رنگین) L-MHG گریس ها، خمیرها و واکس های به صورت تنها یا به صورت رقیق شده با روغنی از نوع MHA L-MHH صابون ها، پودرها، روانکارهای جامد و مخلوط آنها L-MAA روغن های امتزاج پذیر که وقتی با آب آمیخته شوند، امولسیونی شیری رنگ با ویژگی ضدخوردگی به دست می دهند.

L-MAB روغن های امتزاج پذیر نوع MAA که کاهش دهنده ی اصطکاک نیز هستند.

L-MAC روغن های امتزاج پذیر نوع MAA که فشارپذیر نیز هستند.

L-MAD روغن های امتزاج پذیر نوع MAB که فشارپذیر نیز هستند.

L-MAE روغن های امتزاج پذیر که وقتی با آب آمیخته شوند، امولسیونی مات با ویژگی ضدخوردگی به دست می دهند.

L-MAF روغن های امتزاج پذیر نوع MAE که کاهش دهنده ی اصطکاک و فشارپذیر نیز هستند.

L-MAG روغن های امتزاج پذیر که وقتی با آب آمیخته شوند، مخلوط معلقی شفاف با ویژگی ضدخوردگی به دست می دهند.

L-MAH روغن های امتزاج پذیر نوع MAG که کاهش دهنده ی اصطکاک و یا فشارپذیر نیز هستند L-LAI گریس ها و خمیرهایی که به صورت مخلوط با آب استفاده می شوند.

در نگاهی جزئی تر، حرف L که در ابتدای همه عبارت ها آمده است مربوط به واژه روانکار (Lubricant)، M مربوط به فلزکاری (Working Metal)، H نشان دهنده ی اینکه روانکار مورد نظر بدون آب استفاده می شود و A نشان دهنده ی این است که روانکار مربوطه به صورت آمیخته با آب به کار گرفته می شود.

11-4 روغن های امتزاج پذیر با آب (روغن های خنک کننده) همان طور که در جدول 11-3 نشان داده شده است، بیشتر بودن هدایت گرمایی و ظرفیت گرمایی آب از عواملی هستند که اثر خنک کنندگی روغن های امتزاج پذیر را بهبود می بخشند.

تبخیر شدن آب موجود در این گونه روغن ها نیز تأثیر زیادی در خنک کاری و روانکاری دارد.

جدول 11-3 تفاوت ویژگی های گرمایی روغن و آب ویژگی گرمایی روغن معدنی آب هدایت گرمایی () 1/0 6/0 ظرفیت گرمایی () 9/1 2/4 گرمای تبخیر در 40 درجه سانتی گراد () - 2400 از نظر حجمی، روغن های حل شونده بزرگترین دسته ی روانکارهای فلزکاری در اروپا و آمریکا هستند.

برخلاف روغن های بدون آب، افزایش کارایی برش، عامل اصلی انتخاب روغن های امتزاج پذیر برای عمل روانکاری نمی باشد.

خنک کنندگی وروان کنندگی ابزار و قطعه کار مهمترین عواملی هستند که روغن های امتزاج پذیر به خاطر آنها مورد استفاده قرار می گیرند.

اهمیت خنک کنندگی به حدی است که اغلب از روغن های امتزاج پذیر به عنوان روغن های خنک کننده نیز یاد می شود.

11-4-1 ساختار شیمیایی روغن های امتزاج پذیر روغن های فلزکاری تمام سنتزی، تنها 5 تا 15 درصد کل مصرف جهانی روغن های فلزکاری را تشکیل می دهند.

امولسیون ها بی شک، مهمترین دسته ی روانکارهای فلزکاری هستند.

مهمترین اجزاء تشکیل دهنده ی روغن های فلزکاری در جدول 11-4 به صورت دسته های کلی آمده است: جدول 11-4 اجزاء اصلی تشکیل دهنده ی روغن های فلزکاری امتزاج پذیر هیدروکربن های معدنی هیدروکربن های سنتزی، استرهای سنتزی و روغن های گیاهی امولسیون کننده بازدارنده های خوردگی نگه دارنده ها و ترکیبات جفت کننده مواد افزودنی فشار پذیر (EP) مواد افزودنی ضدسایش بهبوددهنده های لایه ی روانکاری ترکیبات ضد کف میکروب کش ها ترکیبات کمپلکس دهنده اگرچه روغن های معدنی، روغن پایه ی اصلی مورد استفاده در فرموله کردن روغن های برش می باشند ولی می توان به جای آنها از روغن های هیدروکربنی سنتزی، مثل پلی آلفااولفین ها و آلکیل بنزن های مخلوط با روغن های گیاهی و حتی استرهای سنتزی نیز استفاده کرد.

در برخی موارد، استفاده از هیدروکربن های سنتزی به کابردهای خاصی محدود و کاربرد روغن های گیاهی و استرهای سنتزی بیشتر می شود.

اگرچه روغن های نفتنیک نشان داده اند که مواد افزودنی را در خود بهتر حل می کنند ولی اصولاً می توان روغن های امتزاج پذیر مناسب را از هر دوی روغن های نفتنیک و پارافنیک به دست آورد.

روغن های نفتنیک امولسیون شوندگی بهتری از خود نشان داده اند ولی با این حال به خاطر ملاحظات بهداشت کار استفاده از این نوع روغن کمی محدود می باشد.

درمیان افزودنی، امولسیون کننده ها، بازدارنده های خوردگی، فشارپذیرها، ترکیبات ضدسایش و ضدکف ها به طور کامل در فصل پنج توضیح داده شده اند.

در ادامه به توضیح سایر افزودنی های مورد استفاده در ساختار شیمیایی روغن های برش می پردازیم.

فصل پنجم خوردگی پیشرفت صنایع، ابتکار در طرح ساختمان ها، ماشین ها و انواع اختراعات جدید بشر را بیشتر به زندگی مکانیزه و سازگاری با این شرایط و ادوات مکانیزه شده متمایل ساخت.

در این بین، ارتباط زندگی انسان ها با فلزات و ماشین ها و لوازم فلزی چنان زیاد شد که توجه به کسب و نگهداری مناسب آنها از اهمیت فوق العاده بالایی برخوردار است، چرا که پس از چندی که از عمر این ماشین ها و لوازم، بخصوص اسکله ها، کشتی ها و ناوگان ها، مخازن سوخت، لوله های نفت و گاز گذشت، بشر متوجه فرسودگی ها و ترک خوردن ها و خوردگی های متفاوتی در هر بخشی از این واحدهای صنعت، تجاری شد و از این خوردگی ها خسارات بسیار زیادی را متحمل گشت.

به طوری که بسیاری از در آمد سالانه کشورها باید صرف خسارات ناشی از خوردگی می شد.

مثلاً در کانادا در سال 1979 میلادی، 10 میلیارد دلار، در آمریکا در سال 1993 میلادی، 30 میلیارد ریال دلار و در ایران در سال 1373 هجری شمسی، 68 میلیارد دلار صرف خسارات ناشی از انواع خوردگی در بخش های مختلف گردید.

به طور کلی خسارات حاصل از خوردگی را می توان در سه بخش زیر به اختصار بیان کرد: 1- اقتصادی- که به دو بخش تقسیم می شود: الف) مستقیم- عواملی مانند تعویض قطعات (در اثر خورده شدن باید آنها را تعویض نمود) و محافظت در برابر خوردگی که هر دو عامل نیز نیاز به صرف هزینه فراوانی دارند.

ب) غیرمستقیم- متوقف شدن ماشین ها (که با عقب انداختن کار خط تولید و خسارات زیادی وارد می کنند) آلودگی محصولات (با نامرغوب شدن محصولات، بازار فروش راکد شده و خسارات می زند)، نشست مواد سمی و مواد اولیه، کاهش راندمان و ...

2- ایمنی- خوردگی در بخش های متفاوت تاکنون جان بسیاری از کارکنان، کارگران و دیگر مردم را به خطر انداخته است.

3- افزایش ضایعات، صرف سرمایه های ملی عوامل مؤثر بر خوردگی خوردگی کاملاً وابسته به محیط است، به طوری که تحت تأثیر تغییر عوامل مختلف در محیط ها و شرایط گوناگون ممکن است نوع، درصد و سرعت خوردگی تغییر کند.

دانستن، پیگیری و بررسی عوامل خوردگی از آن جهت برای مهندسین خوردگی دارای اهمیت است که با شناختن این عوامل و محیط های مختلف، در صورت امکان از عوامل تشدید کننده خوردگی در محیط بکاهند و در غیر این صورت با اندیشیدن تدابیر مناسب محصول مورد نظر را در مقابل این عوامل خوردگی مقاوم کنند.

موارد ذکر شده زیر از عوامل مؤثر بر خوردگی می باشند: درجه حرارت- باعث افزایش میزان و سرعت خوردگی می شود.

اختلاف پتانسیل- هرچه اختلاف پتانسیل بین دو قسمت (یا دو فلز) بیشتر باشد، خوردگی بیشتر خواهد بود.

عملیات حرارتی- در دمای بالا خوردگی بیشتر است.

سایش- در اثر سایش در واقع لایه محافظ برداشته می شود و فلز در برابر خوردگی آسیب پذیر می شود.

تشعشع ناخالصی ها در محیط- ناخالصی بیشتر، خوردگی را زیاد و تسریع می کند.

نظم کریستالی- هر چه نظم کریستالی پوشش ها و خود آلیاژ بیشتر خوردگی کمتر است.

تنش- در اثر تنش نظم کریستالی قطعه به هم می ریزد و امکان خوردگی افزایش می یابد.

فشار- افزایش فشار باعث افزایش خوردگی می شود.

10- زمان- با گذشت زمان خوردگی زیاد می شود.

11- سایر عوامل – اختلاف در میزان هوا، اختلاف در غلظت و PH در پل غلظتی فعالیت های بیولوژیکی و ....

خاصیت الکتروشیمیایی خوردگی خوردگی جنبه الکتروشیمیایی دارد.

در بسیاری از خوردگی های شیمیایی (خوردگی های مکانیکی از قبیل: خوردگی حاصل از سایش، ضربه خوری و ...

مورد نظر نیستند) وجود یک پیل خوردگی کاملاً محسوس است که این پیل به طور کلی از بخش های آند، کاتد، الکترولیت و مدار خارجی تشکیل شده است.

خوردگی در آند انجام می شود و عامل موجود در کاتد هر چه بیشتر احیاء شود خوردگی فلز بخش آندی را بیشتر می کند.

الکترولیت و مدار خارجی نیز با انتقالات بار و یون به پیشرفت خوردگی کمک می کنند.

به صورت تئوریک، عمل خوردگی زمانی آغاز می گردد که مدار خارجی در این پیل فرضی متصل شود ولی در عمل یعنی در محیط کار مثلاً در زیر زمین که لوله های خط نفت قرار گرفته اند، پیل خوردگی خارجی وجود ندارد و در واقع در این موارد وجود ناخالصی ها در فلزات باعث می شود که به طور موضعی روی خود لوله یک پیل خوردگی تشکیل شود و فلزات به این طریق خورده می شوند که هر چه ناخالصی ها بیشتر باشد میزان خوردگی نیز بیشتر می گردد.

برای شرایط مختلف خوردگی، پیل های متفاوتی تعریف می شوند و پیل های خوردگی که تشکیل می شوند را می توان به سه دسته تقسیم کرد: پیل های خوردگی با دو الکترود کاملاً متفاوت قرار داده شده در محلول ها متفاوت- این نوع، بیشتر در حالت تئوری و در موقعیت هایی پیش می آید که دو فلز متفاوت به هم متصل می شوند.

پیل های خوردگی با دو الکترود یکسان الف) در یک محلول با غلظت های متفاوت (پیل غلظتی)- فلزی که در محلول رقیق تر است تمایل به آند شدن دارد و فلز موجود در قسمت غلیظ تر تمایل به کاتد شدن دارد.

ب) پیل خوردگی با دو الکترود یکسان با اختلاف در مشی.

این پیل ها در محل هایی که حفره روی فلزات ایجاد می شود دیده شده اند.

اکسیژن در بالا نسبت به داخل حفره بیشتر است که رنگ، در حد فاصل دو محیط ایجاد می شود.

3- پیل خوردگی با دو الکترود یکسان، غلظت یکسان و اختلاف دما.

در این نوع پیل ها علاوه بر دما، هوای مجاور هم مهم است.

مثلاً اگر زیاد باشد، اکسیژن احیاء می شود و چون از نظر سنتتیکی خیلی کند است به دما بستگی دارد.

واحدهای خوردگی: مهندسین خوردگی، مقدار فلز خورده شده رابر حسب واحدهای مختلفی بیان می کنند که مهمترین آنها عبارتند از: درصد تغییر وزن میلی گرم فلز خورده شده بر دسیمتر مربع در روز گرم فلز خورده شده بر دسیمتر مربع در روز مهمترین واحدها عبارتند از: PF, mpy که به صورت زیر محاسبه می شوند.

mpy= 534 w/DAT زمان آب شیر بر حسب ثانیه: T چگالی فلز بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب: D افت وزن بر حسب میلی گرم: w مساحت نمونه بر حسب اینچ مربع: A به طور کلی خوردگی را از دو جنبه مورد بررسی قرار می دهند: احتمال خوردگی و سرعت خوردگی.

احتمال خوردگی- در صنعت و محیط کار هنگام استفاده و نصب یک دستگاه، خط لوله و یا هر ابزار مهم فلزی، ابتدا لازم است به خاطر برآورد خسارات، اعمال مراقبت های ویژه و کارکرد بهینه در واحد مورد نظر احتمال خوردگی را در آن محیط برای فلز مورد استفاده کنترل کننده بررسی احتمال خوردگی از جنبه ترمودینامیکی صورت می گیرد.

یعنی در واقع کنترل می کنند که این فلز تحت شرایط موجود تمایل به خورده شدن دارد یا نه.

برای این عمل تغییرات انرژی آزاد گیبس () را در شرایط موجود محاسبه می کنند که اگر این انرژی منفی شد () یعنی احتمال خوردگی وجود دارد و هرچه منفی تر باش احتمال خورگی تحت شرایط موجود، بیشتر است.

سرعت خوردگی (میزان خوردگی)- بررسی میزان سرعت خوردگی را از روش های سینتیکی باید کنترل کرد که برای این بررسی بایستی پلاریزاسیون در پیلها مورد بررسی قرار دارد.

همان طور که می دانیم برای حصول یک فلز خالص از سنگ معدن آن باید انرژی صرف کرد.

پس در فلز خالص حاصله انرژی بیشتری صرف استخراج یک فلز شود، آن فلز میل بیشتری به خوردگی دارد.

توسط دیاگرام های PH، منحنی پریمر و منحنی ایوانس می توان احتمال میزان و سرعت خوردگی را بررسی نمود.

انواع خوردگی خوردگی را بر حسب اینکه فلز مورد نظر چگونه خورده می شود به دسته ای مختلفی تقسیم بندی می کنند.

مهمترین انوع خوردگی عبارتند از: 1- خوردگی یکنواخت در این خوردگی، لایه سطحی فلز به صورت یکنواخت از محصولات خوردگی پوشانده می گردد.

توسط چشم قابل رؤیت است.

ضخامت خوردگی در تمام سطح یکسان است.

مثل زنگ زدن آهن سیاه شدن نقره، تیرگی نیکل.

فلزات را در محیط این نوع خوردگی که توسط اثر گذاشتن مواد شیمیایی ایجاد می شود، به 3 دسته تقسیم می کنند: الف- گروه مقاوم- میزان خوردگی کمتر از 15/0 میلی متر در سال است.

ب- گروه دارای خوردگی متوسط- میزان خوردگی حدود 5/1-15/0 میلی متر در سال است.

ج- گروه ضعیف در مقابل خوردگی- میزان خوردگی بیشتر از 5/1 میلی متر در سال است.

راه های جلوگیری از خوردگی یکنواخت: الف- پوشش فلز ب- محافظت کاتدی ج- محافظت آندی در تغییر آلیاژ 2- خوردگی گالوانیکی این نوع خوردگی در جاهایی ایجاد می شود که دو فلز غیر همنام در محیط الکترولیتیکی به هم متصل باشند.

این نوع خوردگی بیشتر در ساختمان بدنه قایق ها ایجاد می شود.

میزان خوردگی به شرایط محیط (الکترولیت- دما) بستگی دارد.

خیلی متداول است که وقتی دما زیاد می شود، جای کاتد و آند عوض می شود.

مثلاً وقتی فولاد ورودی در مجاورت هم قرار می گیرند.

روی به عنوان آندو فولاد به عنوان کاتد عمل می کند ولی وقتی دما بیشتر از 82 درجه سانتی گراد می شود وضعیت عکس می شودو فولاد به عنوان آند عمل می کند و خورده می شود.

روش های جلوگیری از خوردگی گالوانیکی: در طرح ها از فلزات و یا آلیاژهایی که پتانسیل گالوانیکی آنها با هم زیاد اختلاف ندارند استفاده شود.

در طرح ها، سطح مناسب برای کاتد و آند در نظر گرفته شود (کاتد نباید سطحش خیلی زیادتر از آند باشد).

محل اتصال دو فلز عایق بندی شود.

چرا که ضایعات بیشتر در محل اتصال پیش می آید.

از طرح هایی استفاده کنیم که آند به سادگی قابل تعویض باشد.

خوردگی شکافی یا درزی: در یک فلز یک یک آلیاژ، اگر مکان هایی وجود داشته باشد که در این مکان ها مقداری الکترولیت بتواند به طور ساکن قرار گیرد، از همان جایی که الکترولیت به طور ساکن قرار گرفته است، خوردگی شکافی آغاز می شود.

این خوردگی بسیار متداول است.

مخصوصاً هنگامی که دو لوله مختلف را به هم پیچ می دهند و یا فلز در محلی خراشیده شود و یا در جایی که یک آلیاژ با یک غیرهادی به هم متصل شوند.

همچنین این نوع خوردگی در تأسیسات دریایی بسیار دیده می شود (مخصوصاً در جاهایی که غلظت ؟؟

بالا است).

روش های جلوگیری از خوردگی شکافی: سعی می کنند آلیاژها و فلزات در طرح هیچ، زایده و شیاری نداشته باشند.

به جای استفاده از پیچ، سعی می کنند لوله ها را به طور دقیق، بدون ایجاد درز به هم جوش دهند.

اگر درز و شکافی وجود دارد، آنهارا توسط جوش دادن پر می کنند.

تا جایی که امکان دارد فلز را از رطوبت محافظت می کنند.

تا جایی که امکان دارد از واشرهای مناسب برای عایق کردن استفاده می کنند.

4- خوردگی رشته ای: خوردگی رشته ای در سطوح فلزاتی که با مواد آلی، رنگ و لعاب پوشانده شده اند، در زیر این پوشاننده ها مشاهده می شود.

اگر این پوشش ها شفاف باشند به راحتی رشته های خوردگی را می توان دید، گاهی این نوع خوردگی را خوردگی زیر پوشش هم می گویند.

این نوع خوردگی در فولادها بسیار زیاد دیده می شود.

این خوردگی اشکال جدی پیش نمی آورد، چرا که پس از مدتی متوقف می شود.

تنها اشکالش این است که محصول را بدنما می کند.

5- خوردگی حفره ای: این نوع خوردگی در اثر به تله افتادن الکترولیت در مکان هایی از فلز ایجاد می شود.

فرق آن با خوردگی شکافی در این است که در خوردگی شکافی به الکترولیت در شکاف بین دو فلز به دام می افتد ولی در اینجا الکترولیت در حفره ایجاد شده روی یک فلز به دام می افتد.

خوردگی در صنایع نفت و فولاد بیشتر مشکلات خوردگی و ترک که با تمام بخش های صنایع نفت درگیر هستند ناشی از عملکرد ترکیبات سولفور می باشند.

این ترکیبات شامل هیدروژن، مرکاپتانها، سولفیدها، دی سولفیدها، سولفورهای آزاد و گروهی از ترکیبات آروماتیک جایگزینی هموسیکلیک و کمپلکس های متروسیلکلیک هستند.

به جز سولفید هیدروژن تا زمانی که نفت به پالایشگاه می رسد، بیشتر شکل های سولفور را می توان بی تأثیر در نظر گرفت.

هنگامی که فشار کل از psia 65 و فشار جزئی سولفید هیدروژن از psia 05/0 تجاوز کند، یک چاه گاز به عنوان «ترش» شناخته می شود.

سیستم های چند فازی نفت، آسازگار تعاریفی از سختی برای شرایط ترش دارند.

در زیر حدود تعریف شده چاه شیرین توضیح داده می شود.

بزرگترین مشکلات مربوط به دی اکسید کربن (خوردگی شیرین) است که وقتی فشار جزئی آن بیشتر از 05/0 اتمسفر شود، می تواند مشکل ساز شود.

در حقیقت قاعده عملی که اغلب به کار می رود این است که اگر فشار جزئی دی اکسید کربن بیشتر از 2 بار (psia 30) شود، خوردگی یک مشکل جدی خواهد شد.

اما اگر کمتر از 5/0 بار (psia7) شود، سرعت خوردگی کم خواهد بود.

اثرات سولفید هیدروژن با آلودگی های دیگری نظیر آب، نمک و دی اکسید کربن شدت پیدا می کند.

همچنین بنا به گزارشات واصله برای ایجاد ترک باید آب در محیط موجود باشد.

معمولاً قبل از راه اندازی خط لوله، تست فشار با آب باید انجام شود وقتی خط لوله در حال سرویس است.

ممکن است مقادیری از آن آب در لوله ها باقی مانده باشد.

در مورد خطوط گاز تقطیر گاز از درون رطوبت همراه، ممکن است شرایط لازم را برای خوردگی (ایجاد ترک) فراهم آورد.

سولفید هیدروژنی که در گاز یا نفت دیده می شود می تواند به شکل اسید هیدروسولفوریک، آب را آلوده کند که می تواند شرایط ایجاد ترک را فراهم نماید.

برای ترک خوردگی فولادهای استحکام بالا در محلول های سولفید هیدروژن مایع، تحت نیروی کششی اعمال شده، به علت اینکه مکانسیم آن شناخته بود، اولین طرح داده شده تحت عنوان ترک خوردگی سولفیدی (Scl) ارائه شد.

در عین حال مکانیسمی که حالا برای درگیر کردن شکنندگی با هیدروژن اتمی مشخص شده و در موارد بیشتری به کار می رود به حالتی از ترک خودرگی تنشی برمی گردد.

فولادهای با استحکام کم مثل فولادهای خط لوله معمولاً (sscc) را تحمل نمی کنند (ترک خوردگی تنش سولفید) اما می توانند حالت های کمتری از هیدروژن را تحمل نمایند.

مشخصات پدیده به اصطلاحات فنی مختلفی احتیاج دارد.

ترک برداری بر اثر ایجاد تنش (scc) Stress- corrosion cracking این نوع خوردگی به علت تأثیر مشترک خوردگی موضعی (وجود عوامل خورنده مناسب در محیط) و تغییر مقدار تنش داخلی عملی می گردد.

این تنش باید به صورت کششی باشد تا به این نوع خوردگی بیانجامد.

به طوری که اگر سطح فولاد تحت تأثیر تنش های تراکمی نظیر ضربه قرار گیرد خوردگی آن تأخیر می افتد.

در واقع به منزله یک بازدارنده عملی می کند.

خوردگی (scc) در مورد فلزات خالص به ندرت پیش می آید و یا هرگز اتفاق نمی افتد مگر استثنائاً در مورد فلز مس، چنانچه در تماس با محلول های نمکی مربوط قرار گیرد.

اما در سیستم های مرکب از دو یا چند سازنده نظیر آلیاژها که احتمال وقوع خوردگی های میکرو زیاد است، این نوع خوردگی بسیار محتمل می باشد.

این نوع خوردگی برای هر فلزی تحت شرایط ویژه ای رخ می دهد.

مثلاً فولاد در محلول های قلیایی، فولاد زنگ نزن در کلرور و در محلول های قلیایی و در ؟؟

در اتمسفر آمونیاکی دچار این نوع خوردگی می شوند.

به طور کلی عواملی چون: درجه حرارت، محیط، تنش، ترکیب فلز و ساختمان فلز میزان خوردگی scc را کنترل می کند.

خوردگی های scc را بر حسب آنکه ترکیب در مرزدانه ها و یا در امتداد نوارهای موصوف به slip plane شیوع یافته باشد به دو دسته: ترک برداری بین دانه ای (talline cracking in teruy) و ترک برداری درون کریستال (trans crystal line cracking) تقسیم می نمایند.

هر دو نوع این ترک ها بسته به محیط و ساختمان فلز می تواند در یک فلز به وجود آیند.

شکاف های ایجادی در این نوع خوردگی همیشه عمود بر تنش کششی اعمال شده به وجود می آیند.

بر اساس اینکه ساختمان فلزی، محیط و ترکیب فلز چگونه هستند ممکن است شکاف ها تک شاخه یا چند شاخه باشند.

مکانیزم و نحوه انجام خوردگی تنش شکافی (scc): این نوع ترک برداشتن ناشی از آثار همزمان و تقویتی تنش و خوردگی می باشدو در غیاب هر یک از آنها دیگر مشکل این نوع خوردگی ما را تهدید نخواهد کرد.

یعنی همیشه یک تنش حداقل یا ابتدایی لازم است تا فلز در محیط خاصی دچار (scc) شود.

به طور کلی می توان گفت که شکست قطعات فلزی طی این خوردگی در دو مرحله صورت می گیرد.

مرحله اول جوانه زنی است که در طی این مرحله مکان های تنش زا و پرتنش باعث به وجود آمدن ترک های اولیه می گردند که اگر رشدشان متوقف شود نمی توانند باعث شکست قطعه گردند و در مرحله دوم ترک رشد و پیشرفت کرده تا اینکه به شکست قطعی می انجامد.