۷۰۰ 
قیمت تیرآهن در بازار آهن
زنگ آهن چیست؟
آهن یکی از مهمترین فلزات جهان است که نسبتاً سبک، قابل انعطاف و بسیار حساس به زنگ زدگی می باشد. فلز آهن دارای سطح صاف و مایل به رنگ خاکستری است که با گذشت زمان و قرار گرفتن در مجاورت هوا به رنگ قهوه ای یا قرمز در می آید که به این لایه تشکیل شده بر روی فلز، اکسید آهن یا پدیده زنگ زدگی می گویند. تا پایان این نوشته را مطالعه کنید تا عوامل مؤثر بر زنگ زدگی و روش های جلوگیری از آن ها را بررسی کنیم.
زنگ آهن چگونه به وجود می آید؟
هنگامی که آهن در مجاورت با آب و اکسیژن قرار می گیرد، اکسید یا زنگ زده می شود. جالب است بدانید زمانی که آهن دچار زنگ زدگی می شود، اکسید های آهن حجم بیشتری از فلز اصلی را می گیرند که می تواند به سازه آسیب زیادی وارد کند.
تصویر شماره 1 - زنگ زدگی تیرآهن
واکنش شیمیایی زنگ آهن
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.
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.
در واکنش اول، اکسایش آهن صورت می گیرد:
-2Fe→2Fe2++4e−2Fe→2Fe2++4e
در واکنش دوم کاهش کاتدی اکسیژن صورت می پذیرد:
-O2+2H2O+4e−→4OH−O2+2H2O+4e−→4OH
در اثر واکنش هیدروکسید و یون آهن، هیدروکسید آهن تشکیل می شود:
2Fe2++4OH−→2Fe(OH)22Fe2++4OH−→2Fe(OH)2
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.
انواع زنگ آهن
زنگ آهن می تواند رنگ های مختلفی مانند قرمز، زرد، قهوه ای و سیاه داشته باشد که هر کدام در شرایط متفاوتی به وجود می آیند.
زنگ آهن قرمز: هر گاه تیرآهن در معرض اکسیژن و آب فراوان قرار بگیرد دچار اکسیدآهن(III) شده و اکسید آن به رنگ قرمز در می آید.
زنگ آهن زرد: اگر فلز آهن در قسمت های محصور قطعات و تجهیزات در معرض رطوبت بسیار بالا قرار بگیرد زنگ آهن به رنگ زرد در می آید.
زنگ آهن قهوه ای: زنگ آهن قهوه ای نتیجه ترکیب اکسید آهن (III) با رطوبت کم و اکسیژن زیاد است.
زنگ آهن سیاه: از واکنش اکسید آهن (III) با اکسیژن کم و رطوبت پایین زنگ آهن سیاه به وجود می آید.
بیشتر بخوانید: معرفی 5 روش تقویت میلگرد در برابر خوردگی
معایب زنگ زدن آهن
زنگ زدگی به دو نوع مخرب و پایدار قابل تقسیم است. در نوع پایدار یک لایه زنگ بر روی فلز ایجاد می شود و از خورده شدن قسمت های زیرین جلوگیری میگند. اما نوع مخرب باعث از کار افتادن وسیله آهنی، خوردگی و شکست آن میشود.
در اثر زنگ زدن، ترکیب شیمیایی آهن نیز تغییر می کند و در صورتی که به سرعت از سطح فلز برداشته نشود می تواند به لایه های زیرین فلز نفوذ کند و باعث فرسودگی آن شود.
فرسودگی، استحکام فولاد را کاهش میدهد و تیرهای آهنی نیز به عنوان اجزای باربر سازه های فولادی در اثر کاهش استحکام می توانند بسیار خطرناک باشند. به همین دلیل جلوگیری از زنگ زدگی و همچنین برطرف کردن زنگ از روی تیرهای آهنی اهمیت بسیار زیادی دارد.
عوامل سرعت بخشیدن به زنگ زدگی
عواملی باعث تشدید زنگ زدگی می شوند که اطلاع از آنها می تواند در جلوگیری از زنگ زدگی و یا به تعویق انداختن آن مفید باشد. این عوامل عبارتند از:
راه های جلوگیری از زنگ زدگی تیرهای آهنی
یکی از راه های افزایش طول عمر محصولات فولادی جلوگیری از زنگ زدن آن هاست. بنابراین اگر بتوان با به کار بردن روشهایی از زنگ زدن تیرهای آهنی جلوگیری کرد و یا آن را به تعویق انداخت، می توانیم صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های تعمیر و نگهداری داشته باشیم.
برخی از روش های جلوگیری از زنگ زدگی در تیرهای آهنی:
بازرسی مداوم
تیرآهن های انبار شده باید به صورت مستمر مورد بازرسی قرار بگیرند و در صورت مشاهده آثار زنگ زدگی پاک سازی شوند
استفاده از رنگ و پوشش برای تیرآهن
با استفاده از رنگ و یا ضد زنگ به عنوان پوشش روی سطح تیرآهن می توان از قرار گرفتن آن در معرض هوا و رطوبت تا حد زیادی جلوگیری کرد. استفاده از این روش به عنوان یک روش کاملا متداول در صنایع مختلف مانند کشتی سازی و خودرو سازی مرسوم است و تا حد قابل توجهی عمر این محصولات را افزایش می دهد.
تصویر شماره 2 - استفاده از ضد زنگ برای تیرآهن
استفاده از روغن و گریس
تیرآهن ها را می توان به منظور محافظت، چرب کرده و جلا داد. روغن مانع از اثر رطوبت و هوا بر روی سطح فلز می شود.
آبکاری
آبکاری از جمله روش هایی ست که برای افزایش مقاومت یک فلز یا آلیاژ مورد استفاده قرار میگیرد. آبکاری فولاد مقاومت آن را در برابر خوردگی افزایش می دهد. در آبکاری فولاد پس از تمیز کردن سطح، فلز را وارد محلول الکترولیتی می کنند که مواد آبکاری در آن قرار دارد و جریان الکتریسیته را از آن عبور می دهند. همچنین از روش الکترولیس هم برای آبکاری فولاد استفاده می شود. در این روش نیازی به منبع الکتریکی خارجی نیست و فولاد به یک محلول آبی وارد می شود و مواد آبکاری به صورت شیمیایی روی آن قرار میگیرد.
قیمت تیرآهن آبکاری شده نسبت به تیرآهن معمولی بیشتر است اما در برابر خوردگی و زنگ زدگی کاملا مقاوم است و هزینه های تعمیر و نگهداری را به شدت کاهش می دهد.
بیشتر بخوانید: 5 روش برای از بین بردن زنگ زدگی آهن
انواع روش های زنگ زدایی تیرآهن
در صورتی که زنگ زدگی روی فلز حالت پوسته پوسته پیدا کرده است نیاز است تا نسبت به رفع زنگ زدگی اقدام کنیم. برای این کار روش های مختلفی وجود دارد که برخی از متداول ترین آنها را معرفی می کنیم.
رفع زنگ زدگی تیرآهن به روش سند بلاست
سند بلاست روشی ست که بیش از 100 سال برای تمیز کردن سطح فلزات مورد استفاده قرار گرفته است. دراین روش هوای فشرده به عنوان یک منبع نیروی خارجی به کار برده می شود و مواد سایند که اغلب شن و ماسه است با سرعت بالا به سمت فلز پرتاب می شوند. این کار باعث پاک شدن سطح تیرآهن از گرد و غبار، زنگ، روغن و گریس و هر گونه آلودگی میشود. به کمک کنترل فشار هوا و مواد ساینده می توان ضخامت لایه برداری از سطح تیر را کنترل کرد. بازدهی این روش حدود 90 درصد است.
تصویر شماره 3 - سند بلاست تیرآهن
استفاده از شوک حرارتی برای پاک سازی
با عبور تیرآهن از روی شعله با حرارت بالا می توان به آن شوک حرارتی وارد کرد. این شوک حرارتی باعث جدا شدن سطوح زنگ زده از سطح فلز می شود. البته باید توجه داشت که به دلیل هزینه زیاد و بازدهی کم این روش چندان مرسوم نیست.
پاک سازی به کمک اسید شویی
برای از بین بردن اکسید از سطح فلز می توان از شست و شوی اسیدی استفاده کرد. در این روش زنگ آهن با اسید واکنش داده و یک کمپلکس یونی بی رنگ و محلول در آب ایجاد میکند که به راحتی از سطح فلز جدا می شود. این روش جز روش های سریع با بازدهی صد در صد به شمار می اید. دراستفاده از این روش باید دقت کرد که اسید با غلظت مناسب به کار برده شود و گرنه خود باعث خوردگی سطح فلز می شود. استفاده از اسیدشویی برای زنگ زدایی در موارد خاص کاربرد دارد.
استفاده از وت بلاستنیگ و جت واتر
این روش مشابه سند بلاست است اما از فشار آب برای رفع زنگ از روی سطح فلز استفاده می شود.
روش های زنگ زدایی غیر مجاز
بر اساس آیین نامه زنگ زدگی میلگردها، برای رفع زنگ زدگی از روی میلگردها باید از ماسه پاشی استفاده کرد و استفاده از برس سیمی و روش های مشابه مجاز نیست. در مورد تیرآهن نیز استفاده از برس سیمی ممنوع است زیرا باعث ایجاد خراش بر روی تیر شده و امکان ایجاد زنگ زدگی و نفوذ آن به درون تیرآهن را افزایش می دهد. البته به دلیل نیاز به امکاناتی مانند کمپرسور هوا، ماسه و ... امکان سند بلاست کردن همیشه وجود ندارد و مقرون به صرفه نیست و در ایران اغلب از برس سیمی، سنباده و سنگ فرز برقی برای زنگ زدایی استفاده میشود.
در صورتی که زنگ زدگی سطحی و کم است می توان از برس سیمی یا سمباده استفاده کرد. استفاده از برس های برقی کاسه ای و افشان هم مرسوم هست. هر چند به صورت موقت مساله حل می شود اما زنگ زدگی می تواند با سرعت و در عمق بیشتر پس از مدتی مجددا ظاهر شود.
بیشتر بخوانید: آیا استفاده از میلگرد زنگ زده در ساختمان درست است؟
سخن آخر
برای زنگ زدایی رعایت نکات ایمنی ضروری ست. برای کلیه روش های زنگ زدایی استفاده از ماسک فیلتردار، عینک ایمنی و محافظت از پوست ضروری ست. پس از انجام عملیات زنگ زدایی عملیات بازدید چشمی هم باید انجام شود. زنگ تیرآهن باید جدی گرفته شود و اقدامات لازم جهت پیشگیری از زنگ زدگی و یا رفع زنگ از سطح آن به سرعت انجام شود. این کار باعث افزایش طول عمر سازه و کاهش هزینه های جانبی می شود.