دانلود مقاله آمار و ارقامی از خسارت های ناشی از خوردگی

آمار و ارقامی از خسارت های ناشی از خوردگی

یکی از مشکلاتی که تمامی صنایع کم ­و بیش با آن روبه­رو هستند، مسئله خوردگی است.

آمار و ارقامی که از خسارت­های ناشی از خوردگی گزارش شده است، تلاش جدی برای مقابله با این پدیده نامطلوب را ضروری می­ سازد.

خوردگی نه ­تنها باعث اتلاف ماده و انرژی می­گردد و بنابراین سبب وارد نمودن ضرر و زیان اقتصادی می­شود، بلکه با وارد نمودن آسیب­های انسانی و حتی جانی و یا زیست­محیطی، اثرات تخریبی خود را چند برابر می­کند.

مطلب زیر که از کتاب "خوردگی میکروبی" نوشته "مهندس رضا جواهر دشتی" می­باشد، به ذکر نمونه­هایی از هر کدام از موارد فوق الذکر می­پردازد:

اتلاف ماده و انرژی:

بر اساس آمارهای بین­المللی در هر 90 ثانیه یک تن فولاد در اثر خوردگی ازبین می­رود.

همان­طور که می­دانیم یکی از مسائلی که در طراحی در نظر گرفته می­شود، اندیشیدن و به کارگیری فاکتورهای اضافی در طراحی می­باشد مثلاً ضخیم­تر گرفتن بدنه کشتی­ها و یا لوله­ها نمونه­ای از آن است.

اگر لوله­ای به قطر 8 اینچ فولاد به اندازه مسافت تقریبی تهران- همدان در مقابل خوردگی محافظت شود، ضخامت آن به جای 332/0 اینچ می­تواند به 25/0 اینچ تقلیل یابد و این یعنی صرفه­جویی 3700 تن فولاد و افزایش ظرفیت داخلی لوله به میزان 5 درصد.

زیان­های اقتصادی:

در سال 1995 میلادی، شرکت معروف شل (shell)اعلام نمود: خوردگی، ضرر و زیانی معادل چهارصد میلیون دلار برای آن شرکت بوجود آورده نیز خوردگی را علت هدر رفتن 6 درصد کل (BP) است.

شرکت نفت انگلیس ارزش دارایی خالص خود می­داند.

علاوه بر این طبق آمار منتشر شده از خوردگی، علت 55 طرف مؤسسه تحقیقات صنعت برق آمریکا (ERPI)، درصد خاموشی­های ناگهانی و افزایش بیش از 10 درصد هزینه­های سالانه خانگی شناخته شده است.

طبق آمارها، ضرر و زیان مستقیم اقتصادی خوردگی (یعنی هزینه­های ناشی از تعویض قطعات و دستگاه­ها، اعمال روش حفاظتی از قبیل مخارج رنگ، نصب سیستم­های حفاظت کاتدی و غیره) در صنایع ایالات متحده آمریکا در سال 1994 میلادی، 300 میلیارد دلار و در همان سال در آلمان117  میلیارد مارک بوده است.

متأسفانه تا به حال در ایران کار جامعی برای ارایه آمارهای مربوط به خوردگی در صنایع انجام نشده است.

از این رو در این مورد باید به تخمین و حدس اکتفا نمود.

با در نظر گرفتن این حقیقت که تولید ناخالص ملی زیان­های حاصل از خوردگی معمولاً چهار درصد GNP یک کشور را در برمی­گیرند، رقم قابل توجهی بدست می­آید.

زیان­های زیست محیطی:

خسارات ناشی از نشت مواد مضر (در اثر خوردگی) به محیط زیست را می­توان در رده زیان­های زیست­محیطی خوردگی ارزیابی کرد.

خسارت­های ناشی از نشت نفت و آتش­سوزی حاصل از آن و یا فروریختن سقف­های حتی بتنی و آمار منتشر شده آنها (که ذکر آنها دراین مجال نمی­گنجد) قابل توجه بوده است.

خوردگی، زیان‌ها و روش‌های کنترل آن

یکی از مهمترین عوامل تخریب تجهیزات صنعتی، پدیده خوردگی است که به عنوان یکی از زیانبارترین آفت‌های صنایع مطرح می‌گردد.

این زیان‌ها به حدی اهمیت دارد که تحقیق در حوزه‌های مربوط به فناوری‌های کنترل خوردگی، بخش عظیمی از پژوهش‌ها و تحقیقات کشورهای پیشرفته را به خود اختصاص داده است.

این مطالعات به تدوین استراتژی‌ها, قوانین، آیین­نامه­ها و روش­های مؤثری در زمینه پیشگیری و رفع اثرات خوردگی منجر شده که تحت عنوان "مدیریت خوردگی مورد مطالعه قرار می‌گیرند.

در کشور ما نیز به دلیل جایگیری صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، در مناطق مستعد پدیده خوردگی, بررسی این پدیده و مدیریت آن، ازاهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار می‌باشد .

خوردگی، فرآیندی طبیعی است که فلزات را مورد حمله قرار می‌دهد.

از آنجایی‌ که فلزات، مصرف گسترده‌ای در جهان امروزی دارند، خوردگی تبدیل به پدیده‌ای شده که اطراف ما را احاطه کرده است.

وسایل خانه، اتومبیل، تجهیزات صنعتی و لوله‌های نفت و گاز مورد حمله خوردگی قرار می‌گیرند و این پدیده ضررهای مالی فراوانی را موجب می‌گردد.

به عنوان مثال, مساله خوردگی در کشور کانادا در فاصله زمانی 1977 تا 1996، 10 بار باعث نشتی خطوط لوله و 12 بار باعث انفجار گردیده که از جهاتی اهمیت این موضوع را تا حدی آشکار می‌سازد.

گزارشات خرابی‌های حاصل از خوردگی نشان می‌دهد که علل وقوع این پدیده عمدتاً بر اثر کوتاهی‌های مصیبت‌‌بار در لوله‌کشی‌ها و ساخت و نصب تجهیزات می‌باشد که منجر به انفجار، آتش‌گرفتن و منتشرشدن مواد سمی در محیط زیست می‌گردد.

علاوه بر آن مخارجی نظیر، جایگزین‌کردن تجهیزات خورده شده، تعطیلی و خاموشی واحدها به‌دلیل جایگزینی تجهیزات خورده شده، ایجاد اختلال در فرآیندها به‌دلیل خوردگی تجهیزات و عدم خلوص محصولات فرایندی به دلیل نشت ناشی از خوردگی در اتلاف محصولات مخزن‌هایی که مورد حمله خوردگی قرار می‌گیرند، از مهمترین هزینه‌ها و زیان‌های حاصل از خوردگی می‌باشد.

ضرر سالانه اثرات خوردگی در ایالات متحده و اروپا حدود 3.1 درصد تولید ناخالص داخلی برآورد می‌گردد که طبق آمار، خسارت خوردگی که طی 22 سال گذشته در صنایع آمریکا رخ داده ، چیزی حدود 380 میلیارد دلار می باشد .

میانگین سالانه این خسارت ها حدود 17 میلیارد دلار است که از کل هزینه سوانح طبیعی از قبیل زلزله ، سیل ، و آتش سوزی در این کشور بیشتر می باشد.

همچنین بنابر آمار ارائه شده 15 تا 20 درصد از نشتی‌ها در تاسیسات صنعت نفت به‌دلیل خوردگی می‌باشد.

پژوهش‌ها نشان می‌دهد با رعایت ضوابط و اصول مربوطه می‌توان از 70 درصد این خسارت‌ها جلوگیری کرد.

طبق گزارش انستیتو باتل با اعمال ساده دانش و .تکنولوژی موجود، از یک سوم هزینه‌های خوردگی‌ صنایع جلوگیری به عمل می‌آید .

نکته دیگری که غالباً مورد غفلت قرار می‌گیرد این است که خسارات غیرمستقیم خوردگی در برخی موارد به مراتب بیشتر از خسارات مستقیم آن می‌باشد.

به‌عنوان نمونه، تعویض پروانه پمپ سانتریفوژ نه تنها هزینه‌ای برای تعمیر خود قطعه ایجاد می‌کند، بلکه قطع جریان در فرآیند، باز و بسته‌شدن پمپ و هزینه دستمزد را نیز به‌دنبال دارد .

در کنار این خسارات، هدررفتگی و تضییع مواد و آلودگی‌های ناشی از آن که در نتیجه خوردگی به‌وجود می‌آید، باعث بروز نتایج وخیمی در رابطه با ایمنی و محیط زیست می‌گردد.

تحلیل داده‌های حاصل از ضایعات هیدروکربن‌ها نشان می‌دهد که خوردگی به لحاظ آماری دومین عامل ایجاد این هدررفتگی می‌باشد.

اهمیت موارد ذکرشده به حدی است که در قوانین فدرال ایالات متحده، بر لزوم نصب و ارائه راهکارهای کنترل خوردگی به‌وسیله متصدیان خطوط لوله تاکید گردیده و عدم پیروی از این قوانین مشمول مجازات‌های مدنی و جنایی شده است.

همچنین در سایر صنایع از جمله نفت، گاز و پتروشیمی نیز راهکارهای علمی، تکنولوژیکی و حقوقی جهت جلوگیری از خطرات و هزینه‌های خوردگی در دست مطالعه و تصویب می‌باشد.

پیشگویی آهنگ خرابی تجهیزات در اثر خوردگی و تخمین هزینه‌های آن عنصری نامعین است که می‌توان با استفاده از سیسستم‌های مدیریت خوردگی تا حدودی آن را کنترل نمود.

مدیریت خوردگی با هدف صیانت از سرمایه، مسئولیت کنترل خوردگی و روش‌های پایش و حفاظت تاسیسات در تمامی جنبه‌ها را جهت پایداری و پویایی به‌عهده دارد و همواره از ابزار و روش‌های پیشرفته در رسیدن به این مقصود بهره می‌گیرد.

به‌وسیله مدیریت خوردگی، فرآیند‌ خوردگی از ابتدای مرحله طراحی تاسیسات تا هنگام سرویس‌دهی آنها به صورت فعال مدیریت می‌گردد.

به عنوان مثال یک مهندس طراح، از طریق این مدیریت از اطلاعات لازم در زمینه خوردگی برخوردار می‌گردد تا سازه‌هایی را با عمر مفید و طولانی طراحی نماید یا با استفاده از اطلاعات به‌دست آمده از خوردگی‌های رخ‌داده در طراحی‌های پیشین، مراحل بعدی کار را اصلاح کند .

مدیریت خوردگی به ارائه استراتژی‌های پیش‌گیرانه و برداشتن گام‌های راهبردی در دو حوزه فنی و غیرفنی می‌پردازد.

سر فصلهایی که در حوزه‌های غیر فنی به عنوان استراتژی‌های پیش‌گیرانه دنبال میشود به شرح زیر می‌باشد: افزایش آگاهی از هزینه‌های هنگفت‌ خوردگی و صرفه‌جویی در این هزینه‌ها موجب به‌کارگیری صحیح فناوری‌های موجود و کاهش هزینه‌ها می‌گردد.

از اینرو بسیاری از مشکلات خوردگی در نتیجه فقدان آگاهی از مدیریت خوردگی مسئولیت‌پذیری اشخاص در تبادل عملیات، بازرسی، تعمیر و نگهداشت سیستم مهندسی می‌باشد.

تغییر خط مشی‌ها، آیین‌نامه‌ها، استانداردها و شیوه‌های مدیریتی جهت کاهش هزینه‌های خوردگی به واسطه مدیریت صحیح خوردگی که به کنترل مؤثر آن می‌انجامد و باعث اجرای ایمن‌تر و قابل اعتما‌دتر عملیات و افزایش عمر مفید تاسیسات و تجهیزات می‌شود.

اصلاح و تعمیم آموزش کارکنان جهت معرفی و بازشناسی کنترل خوردگی که مستلزم وارد نمودن واحدهای درسی پیشگیری و کنترل خوردگی در برنامه‌های تحصیلی و مدیریتی می‌باشد .

تغییر و اصلاح کژاندیشی و باور غلط تسلیم‌پذیری در مقابل خوردگی و اتخاذ تصمیم‌های جدید در راستای جلوگیری از این پدیده همچنین استراتژی‌های پیش‌گیرانه در حوزه‌های فنی نیز از اهمیت بالایی برخوردار می‌باشند، برخی از این استراتژی‌ها بدین ترتیب می‌باشد: ارتقای روش‌های طراحی و استفاده از روش‌های طراحی پیشرفته به منظور مدیریت بهتر خوردگی که مانع از بروز هزینه‌های خوردگی قابل اجتناب می‌گردد.

برای تحقق این راهبرد لازم است روش‌های طراحی تغییر کند و بهترین فناوری‌های خوردگی در دسترس طراحان قرار گیرد.

میزان عملکرد خوردگی نیز در معیار طراحی وارد شده و هزینه طول عمر تجهیزات تجزیه و تحلیل ‌گردد .

ارتقای روش‌های پیش‌بینی عمر تجهیزات و ارزیابی عملکرد آنها از طریق آشنایی با فناوری‌های خوردگی جدید بهبود فناوری‌های خوردگی‌ از طریق تحقیق و توسعه می‌توان با استفاده از مدیریت خوردگی و به کارگیری روش‌های علمی و دستاوردهای جدید تکنولوژی، خوردگی را در بسیاری از صنایع کشور کنترل نمود.

این امر مستلزم ایجاد آگاهی و عزم جدی برای پیش‌گیری و کنترل خوردگی در میان مدیران وکارشناسان می‌باشد .

نتیجه: با توجه به گستردگی و شرایط خاص جغرافیایی منطقه‌ای که بخش اعظم تاسیسات نفت و گاز کشور در آن قرار دارد، مسئله خوردگی در صنعت نفت ایران از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد.

اعمال درست و دقیق مدیریت خوردگی و استفاده از تکنولوژی‌های جدید در این حوزه می‌تواند از بروز سالانه میلیون‌ها دلار خسارت به این مراکز جلوگیری کند .

اهمیت مسئله خوردگی در صنعت نفت جنبه دیگری نیز دارد؛ تاسیسات نفتی، گازی و پتروشیمیایی کشور در حال توسعه است و لحاظ قواعد مدیریت خوردگی در طراحی و ساخت کارخانجات و تجهیزات مورد استفاده می‌تواند از بروز خسارات هنگفتی در آینده جلوگیری کند .

با وجود اهمیت این مسئله، به نظر می‌رسد قواعد و قوانین مدیریت خوردگی و استفاده از تکنولوژی‌های روز جهت افزایش مقاومت در برابر خوردگی هنوز جای خود را در فعالیت‌های اجرایی به شایستگی باز نکرده است و مورد اهتمام جدی قرار نمی‌گیرد.

بررسی ابعاد این موضوع و اهمیت آن یکی از اقدامات اساسی برای گشودن جایگاه شایسته این پدیده در برنامه‌ریزی فعالیت‌های اجرایی است.

شناخت اهمیت این مسئله و استراتژی بنگاههای توسعهیافته در این زمینه، میتواند سرفصلی برای حرکت در مسیر رشد تکنولوژی و دانش مدیریت خوردگی باشد .

خوردگی ، ( Corrosion ) ، اثر تخریبی محیط بر فلزات و آلیاژها می‌‌باشد.

خوردگی ، پدیده‌ای خودبه‌خودی است و همه مردم در زندگی روزمره خود ، از بدو پیدایش فلزات با آن روبرو هستند.

در اثر پدیده خودبه‌خودی ، فلز از درجه ‌اکسیداسیون صفر تبدیل به گونه‌ای با درجه M ------> M+n + ne در واقع واکنش اصلی در انهدام فلزات ، عبارت از اکسیداسیون فلز است.

تخریب فلزات با عوامل غیر خوردگی فلزات در اثر اصطکاک ، سایش و نیروهای وارده دچار تخریب می‌‌شوند که تحت عنوان خوردگی مورد نظر ما نیست.

فرایند خودبه‌خودی و فرایند غیرخودبه‌خودی خوردگی یک فرایند خودبخودی است، یعنی به زبان ترمودینامیکی در جهتی پیش می‌‌رود که به حالت پایدار برسد.

البته M+n می‌‌تواند به حالتهای مختلف گونه‌های فلزی با اجزای مختلف ظاهر شود.

اگر آهن را در اتمسفر هوا قرار دهیم، زنگ می‌‌زند که یک نوع خوردگی و پدیده‌ای خودبه‌خودی است.

انواع مواد هیدروکسیدی و اکسیدی نیز می‌‌توانند محصولات جامد خوردگی باشند که همگی گونه فلزی هستند.

پس در اثر خوردگی فلزات در یک محیط که پدیده‌ای خودبه‌خودی است، اشکال مختلف آن ظاهر می‌‌شود.

بندرت می‌‌توان فلز را بصورت فلزی و عنصری در محیط پیدا کرد و اغلب بصورت ترکیب در کانی‌ها و بصورت کلریدها و سولفیدها و غیره یافت می‌‌شوند و ما آنها را بازیابی می‌‌کنیم.

به عبارت دیگر ، با استفاده ‌از روشهای مختلف ، فلزات را از آن ترکیبات خارج می‌‌کنند.

یکی از این روشها ، روش احیای فلزات است.

بعنوان مثال ، برای بازیابی مس از ترکیبات آن ، فلز را بصورت سولفات مس از ترکیبات آن خارج می‌‌کنیم یا اینکه آلومینیوم موجود در طبیعت را با روشهای شیمیایی تبدیل به ‌اکسید آلومینیوم می‌‌کنند و سپس با روشهای الکترولیز می‌‌توانند آن را احیا کنند.

برای تمام این روشها ، نیاز به صرف انرژی است که یک روش و فرایند غیرخودبه‌خودی است و یک فرایند غیرخودبه‌خودی هزینه و مواد ویژه‌ای نیاز دارد.

از طرف دیگر ، هر فرایند غیر خودبه‌خودی درصدد است که به حالت اولیه خود بازگردد، چرا که بازگشت به حالت اولیه یک مسیر خودبه‌خودی است.

پس فلزات استخراج شده میل دارند به ذات اصلی خود باز گردند.

در جامعه منابع فلزات محدود است و مسیر برگشت طوری نیست که دوباره آنها را بازگرداند.

وقتی فلزی را در اسید حل می‌‌کنیم و یا در و پنجره دچار خوردگی می‌‌شوند، دیگر قابل بازیابی نیستند.

پس خوردگی یک پدیده مضر و ضربه زننده به ‌اقتصاد است.

جنبه‌های اقتصادی فرایند خوردگی برآوردی که در مورد ضررهای خوردگی انجام گرفته، نشان می‌‌دهد سالانه هزینه تحمیل شده از سوی خوردگی ، بالغ بر 5 میلیارد دلار است.

بیشترین ضررهای خوردگی ، هزینه‌هایی است که برای جلوگیری از خوردگی تحمیل می‌‌شود.

پوششهای رنگها و جلاها ساده‌ترین راه مبارزه با خوردگی ، اعمال یک لایه رنگ است.

با استفاده ‌از رنگها بصورت آستر و رویه ، می‌‌توان ارتباط فلزات را با محیط تا اندازه‌ای قطع کرد و در نتیجه موجب محافظت تاسیسات فلزی شد.

به روشهای ساده‌ای می‌‌توان رنگها را بروی فلزات ثابت کرد که می‌‌توان روش پاششی را نام برد.

به کمک روشهای رنگ‌دهی ، می‌‌توان ضخامت معینی از رنگها را روی تاسیسات فلزی قرار داد.

آخرین پدیده در صنایع رنگ سازی ساخت رنگهای الکتروستاتیک است که به میدان الکتریکی پاسخ می‌‌دهند و به ‌این ترتیب می‌توان از پراکندگی و تلف شدن رنگ جلوگیری کرد.

پوششهای فسفاتی و کروماتی این پوششها که پوششهای تبدیلی نامیده می‌‌شوند، پوششهایی هستند که ‌از خود فلز ایجاد می‌‌شوند.

فسفاتها و کروماتها نامحلول‌اند.

با استفاده ‌از محلولهای معینی مثل اسید سولفوریک با مقدار معینی از نمکهای فسفات ، قسمت سطحی قطعات فلزی را تبدیل به فسفات یا کرومات آن فلز می‌‌کنند و در نتیجه ، به سطح قطعه فلز چسبیده و بعنوان پوششهای محافظ در محیط‌های خنثی می‌‌توانند کارایی داشته باشند.

این پوششها بیشتر به ‌این دلیل فراهم می‌‌شوند که ‌از روی آنها بتوان پوششهای رنگ را بر روی قطعات فلزی بکار برد.

پس پوششهای فسفاتی ، کروماتی ، بعنوان آستر نیز در قطعات صنعتی می‌‌توانند عمل کنند؛ چرا که وجود این پوشش ، ارتباط رنگ با قطعه را محکم‌تر می‌‌سازد.

رنگ کم و بیش دارای تحلخل است و اگر خوب فراهم نشود، نمی‌‌تواند از خوردگی جلوگیری کند.

پوششهای اکسید فلزات اکسید برخی فلزات بر روی خود فلزات ، از خوردگی جلوگیری می‌‌کند.

بعنوان مثال ، می‌‌توان تحت عوامل کنترل شده ، لایه‌ای از اکسید آلومینیوم بر روی آلومینیوم نشاند.

اکسید آلومینیوم رنگ خوبی دارد و اکسید آن به سطح فلز می‌‌چسبد و باعث می‌‌شود که ‌اتمسفر به‌ آن اثر نکرده و مقاومت خوبی در مقابل خوردگی داشته باشد.

همچنین اکسید آلومینیوم رنگ‌پذیر است و می‌‌توان با الکترولیز و غوطه‌وری ، آن را رنگ کرد.

اکسید آلومینیوم دارای تخلخل و حفره‌های شش وجهی است که با الکترولیز ، رنگ در این حفره‌ها قرار می‌‌گیرد.

همچنین با پدیده ‌الکترولیز ، آهن را به ‌اکسید آهن سیاه رنگ (البته بصورت کنترل شده) تبدیل می‌‌کنند که مقاوم در برابر خوردگی است که به آن "سیاه‌کاری آهن یا فولاد" می‌‌گویند که در قطعات یدکی ماشین دیده می‌‌شود.

پوششهای گالوانیزه گالوانیزه کردن (Galvanizing) ، پوشش دادن آهن و فولاد با روی است.

گالوانیزه ، بطرق مختلف انجام می‌‌گیرد که یکی از این طرق ، آبکاری با برق است.

در آبکاری با برق ، قطعه‌ای که می‌‌خواهیم گالوانیزه کنیم، کاتد الکترولیز را تشکیل می‌‌دهد و فلز روی در آند قرار می‌‌گیرد.

یکی دیگر از روشهای گالوانیزه ، استفاده ‌از فلز مذاب یا روی مذاب است.

روی دارای نقطه ذوب پایینی است.

در گالوانیزه با روی مذاب آن را بصورت مذاب در حمام مورد استفاده قرار می‌‌دهند و با استفاده ‌از غوطه‌ور سازی فلز در روی مذاب ، لایه‌ای از روی در سطح فلز تشکیل می‌‌شود که به ‌این پدیده ، غوطه‌وری داغ (Hot dip galvanizing) می‌گویند.

لوله‌های گالوانیزه در ساخت قطعات مختلف ، در لوله کشی منازل و آبرسانی و ...

مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

پوششهای قلع قلع از فلزاتی است که ذاتا براحتی اکسید می‌‌شود و از طریق ایجاد اکسید در مقابل اتمسفر مقاوم می‌‌شود و در محیطهای بسیار خورنده مثل اسیدها و نمکها و ...

بخوبی پایداری می‌‌کند.

به همین دلیل در موارد حساس که خوردگی قابل کنترل نیست، از قطعات قلع یا پوششهای قلع استفاده می‌‌شود.

مصرف زیاد این نوع پوششها ، در صنعت کنسروسازی می‌‌باشد که بر روی ظروف آهنی این پوششها را قرار می‌‌دهند.

پوششهای کادمیم این پوششها بر روی فولاد از طریق آبگیری انجام می‌‌گیرد.

معمولا پیچ و مهره‌های فولادی با این فلز ، روکش داده می‌‌شوند.

فولاد زنگ‌نزن این نوع فولاد ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیر آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.