مراحل از بین بردن زنگ زدگی تیرآهن

<p>&nbsp;</p> <h2 dir="rtl"><span style="font-size: 18pt;">منظور از خوردگی تیرآهن چیست؟</h2> <p dir="rtl">مقاطع فولادی به دلیل خواص مطلوب، مقاومت کافی، وزن مناسب و ... سالیان سال است که مورد توجه سازندگان و صنعتگران قرار گرفته و به وفور در سازه های صنعتی و ساختمانی از آن ها استفاده می شود ولی تنها مشکل آن ها خوردگی و زنگ زدگی در مجاورت آب و اکسیژن می باشد. به گونه ای که تیرهای فولادی با توجه به دوام و استقامتی که دارند در معرض خوردگی می باشند. یعنی با قرار گرفتن در آب شور یا محیط های خورنده شروع به خورده شدن می کنند.</p> <p dir="rtl">از آنجایی که تیرآهن یکی از مصالح فولادی مهم به شمار می رود بنابراین باید برای روبه رو نشدن با این مشکل چاره ای اندیشید یا از روش های جلوگیری یا رفع زنگ زدایی استفاده نمود.</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">بررسی فرآیند زنگ زدن تیرآهن</h3> <p dir="rtl">فولاد از آهن و کربن تشکیل شده که در لایه های فریت و سمنتیت به هم متصل گشته اند. با قرار گرفتن این لایه ها با آب، یک واکنش شیمیایی به نام اکسیداسیون ایجاد می گردد که زنگ آهن را به وجود می آورد. از همین رو باید محصولات فولادی در محیطی دور از رطوبت و مواد خورنده قرار گیرند. مقدار کم رطوبت هم حتی سبب زنگ زدگی و خوردگی تیر فولادی می شود.</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">واکنش شیمیایی زنگ آهن</h3> <p dir="rtl">همانطور که در بالا اشاره شد برای ایجاد پدیده زنگ آهن، به آب، اکسیژن و آهن نیاز است؛ با وجود اینکه 21 درصد از هوا را اکسیژن تشکیل می دهد ولی برای فرآیند زنگ زدگی، هوای خشک کافی نیست و باید رطوبت در هوا وجود داشته باشد.</p> <p dir="rtl">واکنش اکسیژن و آهن یک واکنش الکتروشیمیایی است که سبب خوردگی آهن می شود. در این واکنش دو واکنش الکتروشیمیایی مجزا صورت می پذیرد که در ادامه آن ها را معرفی می کنیم.</p> <p dir="rtl">در واکنش اول، اکسایش آهن صورت می گیرد:</p> <p dir="rtl">-2Fe&rarr;2Fe2++4e&minus;2Fe&rarr;2Fe2++4e</p> <p dir="rtl">در واکنش دوم کاهش کاتدی اکسیژن صورت می پذیرد:</p> <p dir="rtl">-O2+2H2O+4e&minus;&rarr;4OH&minus;O2+2H2O+4e&minus;&rarr;4OH</p> <p dir="rtl">در اثر واکنش هیدروکسید و یون آهن، هیدروکسید آهن تشکیل می شود:</p> <p dir="rtl">2Fe2++4OH&minus;&rarr;2Fe(OH)22Fe2++4OH&minus;&rarr;2Fe(OH)2</p> <p dir="rtl">لازم است بدانید گاز اکسیژن، تنها منبع اکسیژن در هوا یا آب نیست بلکه دی اکسید کربن هم منبعی از اکسیژن در زنگ آهن به شمار می رود. با واکنش دی اکسید کربن و آب، اسید خفیفی به نام کربنیک اسید تولید می شود این اسید الکترولیت بهتری نسبت به آب است. در واقع در اثر واکنش اسید با آهن، مولکول های آب به هیدروژن و اکسیژن شکسته می شوند؛ اکسیژن آزاد می شود و آهن حل شده از اکسید آهن، الکترون آزاد می کند که می تواند به تمام سطح فلز منتقل شود و زمانی که زنگ آهن تشکیل می گردد، این فرآیند تا خوردگی کامل آهن ادامه پیدا می کند.</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">واکنش های زنگ آهن به طور خلاصه</h3> <p dir="rtl">واکنش هایی که سبب تشکیل زنگ آهن می&zwnj;شود را به طور خلاصه به همراه پتانسیل استاندارد سلول در زیر معرفی کرده ایم.</p> <p dir="rtl">واکنش در آند:</p> <p dir="rtl">&nbsp;Fe(s)⟶Fe2+(aq)+2e &minus;E∘Fe2+/Fe=&minus;0.44VFe(s)⟶Fe2+(aq)+2e &minus;EFe2+/Fe∘=&minus;0.44V</p> <p dir="rtl">واکنش در کاتد:</p> <p dir="rtl">&nbsp;O2(g)+4H+(aq)+4e&minus;⟶2H2O(l)E∘O2/O2=+1.23VO2(g)+4H+(aq)+4e&minus;⟶2H2O(l)EO2/O2∘=+1.23V</p> <p dir="rtl">واکنش کلی:</p> <p dir="rtl">&nbsp;2Fe (s)+O2(g)+4H+(aq)⟶2Fe 2+(aq)+2 H2O(l)E∘cell=+1.67V2Fe (s)+O2(g)+4H+(aq)⟶2Fe 2+(aq)+2 H2O(l)Ecell∘=+1.67V</p> <p dir="rtl">چیزی که ما به عنوان زنگ آهن می&zwnj;شناسیم، در واقع آهن (III) اکسید آبدار است که به هنگام واکنش یون آهن (II) با اکسیژن اضافی ایجاد می&zwnj;گردد.</p> <p dir="rtl">4Fe2+(aq)+O2(g)+(4+2x)H2O(l)⟶2Fe2O3&sdot;xH2O(s)+8H+(aq)4Fe2+(aq)+O2(g)+(4+2x)H2O(l)⟶2Fe2O3&sdot;xH2O(s)+8H+(aq)</p> <p dir="rtl">لازم به ذکر است تعداد مولکول های آب در ترکیب آبدار، متغیر است بنابراین با نماد XX نشان داده شده است.</p> <p dir="rtl">&nbsp;</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">عوامل تشدید خوردگی تیرآهن</h3> <p dir="rtl">عوامل زیر سبب تشدید خوردگی و زنگ زدگی در تیرآهن می شوند:</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; وجود رطوبت در محیط</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; محیط های ساحلی ( آب شور دریا)</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; مناطق بادخیز و بارانی</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; تغییرات دمای محیط</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">دلایل اهمیت خوردگی تیرآهن</h3> <p dir="rtl">زنگ زدگی و خوردگی گاهی اوقات عمیق شده و منجر به تغییر خواص مکانیکی تیرآهن می گردد؛ بنابراین چون تیرآهن بخش عظیمی از مقاومت سازه را تأمین می کند با کیفیت بودن و تغییر نکردن خواص آن از اهمیت زیادی برخوردار است. متاسفانه سازه های زیادی وجود دارد که اعضای سازه دچار خوردگی شده ولی از لحاظ بصری قابل مشاهده نیست و ممکن است کم کم به خرابی ناگهانی سازه منجر گردد. خوردگی در تیرآهن ممکن است منجر به ترک خوردگی یا حتی شکستگی کمانش آن شود بنابراین این مسئله بر روی تمرکز تنش، تغییر هندسه، خواص مکانیکی و ... آن تأثیر دارد. علاوه بر موارد گفته شده خوردگی تیرآهن می تواند منجر به کاهش استحکام خمشی و در نهایت کاهش ظرفیت حمل تیرآهن گردد.</p> <p dir="rtl">&nbsp;</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">معرفی انواع خوردگی</h3> <p dir="rtl">خوردگی در تیرآهن به صورت و اشکال مختلفی ظاهر می شود که این اشکال بر اساس اینکه چگونه خوردگی ایجاد می شود دسته بندی می شوند؛ در زیر به معرفی انواع خوردگی می پردازیم:</p> <p dir="rtl">خوردگی یکنواخت:</p> <p dir="rtl">رایج ترین نوع خوردگی، یکنواخت است یعنی سرتاسر محصول را اکسید تشکیل شده می گیرد این مدل خوردگی، رایج ترین نوع است که می تواند به نازک شدن تیرآهن کمک کند و به همین دلیل بیشترین آسیب را می رساند. این نوع خوردگی را باید کاملاً جدی گرفت.</p> <p dir="rtl">خوردگی گالوانیکی:</p> <p dir="rtl">زمانی این نوع خوردگی رخ می دهد که دو فلز غیر هم جنس به طور مستقیم یا غیر مستقیم باهم در تماس باشند؛ از نظر ظاهری در این نوع خوردگی یک فلز سریع تر خورده شده و دیگری بدون تغییر شکل می ماند. علت ایجاد این پدیده، اختلاف پتانسیل بین این دو قطعه است.</p> <p dir="rtl">خوردگی حفره ای:</p> <p dir="rtl">این مدل موضعی است و سبب ایجاد حفره در تیرآهن می گردد و در صورتی که خوردگی ادامه پیدا کند، حفره عمیق تر شده و سبب ایجاد سوراخ می گردد. از جمله عواملی که این خوردگی را شروع می کند، وجود ناهماهنگی ساختاری و شیمیایی بر روی سطح این محصول می باشد.</p> <p dir="rtl">خوردگی شکافی:</p> <p dir="rtl">خوردگی شکافی به قدری شبیه به خوردگی نوع قبلی یا همان حفره ای است. خوردگی شکافی یک واکنش الکتروشیمیایی به حساب می آید. این نوع در تیرآهن های پوشش دار بین شکاف ها و در زیر سطح لایه های محافظت کننده اتفاق می افتد. این مدل خوردگی بیشتر در تیرآهن هایی اتفاق می افتد که از فولادهای زنگ نزن یا آلیاژ هایی همانند تیتانیوم یا آلومینیوم ساخته شده اند.</p> <p dir="rtl">خوردگی تنشی:</p> <p dir="rtl">آخرین نوع خوردگی تنشی می باشد که آن را می توان نوعی خوردگی گالوانیکی به حساب آورد. زمانی که یک ماده در محیط های خورنده و مخرب قرار گیرد ولی در اثر تنش وارده شروع به خوردگی کند به آن تنشی گفته می شود همانند تنش جوشکاری که از خارج به ماده وارد می شود.</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">راه های جلوگیری از زنگ تیرآهن</h3> <p dir="rtl">خوردگی تیرآهن، یکپارچگی آن را می گیرد و ممکن است به مرور زمان سازه تخریب شود بنابراین باید چاره ای برای جلوگیری از زنگ آهن بیندیشیم؛ در حال حاضر خوشبختانه راه های زیادی برای جلوگیری از زنگ آهن وجود دارد همانند اجرای اصولی سازه، ایجاد پوشش های آلی بر روی آن، پوشش های پودری، پوشش گالوانیزه و ... . که در ادامه به بررسی آن ها می پردازیم.</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">اجرای ایمن و اصولی سازه</h3> <p dir="rtl">اجرای تیرآهن در سازه به گونه ای باید انجام گیرد که زنگ زدگی به حداقل برسد و خوردگی اتفاق نیفتد. منظور از اجرای اصولی تیرآهن این است که برای مثال اگر طراحی سازه مناسب نباشد و رطوبت به تیرآهن های استفاده شده در فونداسیون برسد، تیرآهن خوردگی پیدا می کند. یا اگر برای اتصال تیرآهن ها به جای پیچ از جوشکاری استفاده شود خوردگی با سرعت بیشتری اتفاق می افتد.</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">گالوانیزه کردن تیرآهن</h3> <p dir="rtl">به فرآیندی که طی آن یک پوشش روی بر روی سطح فولاد همانند تیرآهن اعمال می شود، گالوانیزه کردن می گویند این فرآیند موجب عدم زنگ زدگی آن می گردد. معمولاً گالوانیزه کردن به دو صورت گرم و سرد انجام می گیرد و روی همچون مانعی در بین مواد خورنده مثل آلاینده ها عمل کرده و اینگونه جلوی خوردگی را می گیرد.</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">پوشش آلی بر روی تیرآهن</h3> <p dir="rtl">پوشش آلی بر روی تیرآهن همانند روی مانعی در بین عناصر محیطی مخرب همانند آلاینده ها عمل می کند. ترکیب آلی به ماده و ترکیب شیمیایی گفته می شود که حاوی کربن باشد.</p> <p dir="rtl">مواد بسیاری برای پوشش آلی وجود دارند که از آن ها می توان برای پوشش آلی استفاده کرد؛ هزینه های مربوط به پوشش آلی ممکن است قیمت تیرآهن را افزایش دهد ولی منفعت این کار بیشتر است. برای اطلاع از انواع تیرآهن با پوشش های آلی و استاندارد های متفاوت می توانید با شماره 03134155 تماس بگیرید.</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">اعمال پوشش پودری بر روی تیرآهن</h3> <p dir="rtl">پوشش های پودری همانطور که از نامش پیداست، از مواد پودری ساخته می شود و همانند پوشش های آلی عمل می کنند؛ این پودر با حرارت به تیرآهن می چسبد یعنی به صورت الکترواستاتیک بر روی محصول اعمال می گردد و در نهایت مانعی بین فولاد و عناصر خورنده می شود.</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">نگه داری صحیح از تیرآهن</h3> <p dir="rtl">یکی از کارآمدترین روش ها برای جلوگیری از زنگ زدگی، نگه داری اصولی از آن است؛ نگه داری از تیرآهن یعنی اینکه به صورت منظم به تیرآهن سر بزنید و هرگونه نشانه ای از زنگ زدگی که بر روی سطح آن دیدید، برای رفع آن اقدام کنید.</p> <p dir="rtl">به طور کلی روش های جلوگیری از خوردگی در زیر به صورت تیتر وار معرفی شده است:</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; رنگ آمیزی سطح تیرآهن</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; انبار کردن اصولی و بسته بندی مناسب</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; نگه داری تیرآهن دور از رطوبت و مواد خورنده</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; پوشش دهی با عنصر روی یا گالوانیزه کردن</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; اعمال پوشش پودری بر روی آن</p> <p dir="rtl">&nbsp;</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">روش های از بین بردن زنگ زدگی تیرآهن</h3> <p dir="rtl">حال که متوجه شدیم چه عواملی سبب زنگ زدایی تیرآهن می گردند باید به معرفی و بررسی روش های زنگ زدایی بپردازیم؛</p> <p dir="rtl">1- در مرحله اول تیرفولادی باید آماده شود؛ یعنی سطح آن به صورت کامل از گردوغبار و هرگونه آلودگی پاک گردد.</p> <p dir="rtl">2- تمیز کردن تیرآهن به صورت دستی یا ماشینی انجام می گیرد؛ این مرحله برای گرفتن نتیجه بهتر باید اجرا شود.</p> <p dir="rtl">روش دستی برای تمیز کردن: استفاده از برس، سنباده، جوش شیرین و آب، سرکه سفید یا آبلیمو و ... می باشد که طبق آیین نامه ملی ایران استفاده از برس سیمی برای زنگ زدایی ممنوع است زیرا خراش بر روی سطح ایجاد می کند.</p> <p dir="rtl">روش ماشینی: این روش هم می تواند با استفاده از دستگاه های زیر انجام گیرد:</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; سند بلاست: برای تمیز کردن سطح فلز از آلودگی و زنگ زدگی سطحی است؛ نحوه کار این دستگاه به این صورت است که با استفاده از ساینده های طبیعی، با فشار هوا تمیز کاری صورت می گیرد. با استفاده از سندبلاست شن و ماسه با فشار هوا به سمت فولاد پرتاب می شود. یکی از معایب این روش امکان پارگی سطح حین انجام تمیز کاری می باشد.</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; شات بلاست: شات بلاست هم به صورت پاششی همانند سند بلاست عمل می کند؛ این دو روش در مواد ساینده با هم متفاوت هستند. شدت تمیزکاری شات از سند بیشتر است و برای تمیزکاری لایه های زنگ زده عمیق یا ضخیم تر استفاده می شود. شات بلاست برای محصولات یا قطعات کوچک کاربردی نیست؛ استفاده از این روش می تواند ضمن تمیزکاری به افزایش سختی سطح محصول هم کمک کند.</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; اسید شویی: استفاده از محلول های اسیدی همانند اسید اگزالیک برای تمیزکاری، کاربردی است؛ نحوه کار اسید به اینصورت است که به محض رسیدن به اکسید آهن یک واکنش شیمیایی ایجاد می شود که حاصل این واکنش، ترکیب یونی بی رنگی است که به راحتی با آب شستشو داده می شود.</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; شعله: شوک گرمایی سبب جدا شدن اکسیدهای آهن از روی آن می گردد؛ ولی در آخر با استفاده از این روش به سایش دستی هم برای پا کردن اکسیدهای جدا شده نیاز است.</p> <p dir="rtl">3- پس از زدودن اکسید ها از روی تیرآهن، نوبت به ایجاد پوشش بر روی محصول می رسد؛ با استفاده از یک پوشش همانند پوشش آلی، پودری یا رنگ اکریلیک می توانید سطح تیرآهن را بپوشانید. برای گرفتن نتیجه بهتر، پیشنهاد می شود دو لایه رنگ بر روی تیرآهن بزنید تا لایه رویی از لایه زیرین هم محافظت کند.</p> <h3 dir="rtl"><span style="font-size: 14pt;">نکاتی برای جلوگیری از زنگ تیرآهن</h3> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; تیرآهن باید به طور مداوم بازرسی شود؛ هر گونه تغییر رنگ یا لکه های غیرعادی ممکن است نشانه هایی از خوردگی در لایه های زیرین پوشش باشد.</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; گرد و غبار را از روی تیرآهن پاک کنید؛ گرد و غبار خود شرایط اکسیداسیون را فراهم می آورد.</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; مکانی که تیرآهن را نگه می دارید باید تهویه مناسب برای کاهش رطوبت داشته باشد. رطوبت عامل اصلی واکنش اکسیداسیون و پدیده خوردگی و زنگ زدگی است.</p> <p dir="rtl">&middot;&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; تیرآهن را به مقداری که نیاز دارید خرید و انبار کنید. در صورت مجبور شدن به انبار در حجم زیاد بهتر است نکات نگه داری تیرآهن را مطالعه و به آن ها عمل کنید.</p> <p dir="rtl">&nbsp;</p> <p dir="rtl">کلام آخر</p> <p dir="rtl">در این مقاله ابتدا به مفاهیم زنگ زدگی و خوردگی، سپس به راه های جلوگیری از زنگ زدگی، عوامل ایجاد این پدیده، روش های زنگ زدایی و ... پرداختیم؛ و متوجه شدیم که پدیده خوردگی در شکل های متفاوت بر اساس عوامل پدید آورنده آن ایجاد می گردد که سپس انواع آن را معرفی کردیم. برای اطلاعات بیشتر راجب به این موضوع پیشنهاد می شود این مقاله را مطالعه کنید.</p> <p dir="rtl">&nbsp;</p> <p dir="rtl">سؤالات متداول</p> <p dir="rtl">خطرناک ترین نوع خوردگی چیست؟</p> <p dir="rtl">خوردگی حفره ای و تنشی خطرناک ترین ها به حساب می آیند از این جهت که ممکن است جلوه بصری نداشته باشند.</p> <p dir="rtl">بهترین روش برای زنگ زدایی تیرآهن چیست؟</p> <p dir="rtl">پوشش پودری، رنگ آمیزی، آبکاری و ... از جمله روش های مؤثر و پایدار برای زنگ زدایی تیرآهن به حساب می آیند.</p> <p dir="rtl">تفاوت خوردگی و زنگ زدگی در چیست؟</p> <p dir="rtl">خوردگی در اثر واکنش یک ماده با مواد شیمیایی رخ می دهد ولی برای زنگ زدگی فولاد در مجاورت آب و اکسیژن قرار می گیرد. زنگ زدگی، جزئی از خوردگی به حساب می آید؛ خوردگی در واقع همان تجزیه ماده می باشد.</p> <p>&nbsp;</p>