محاسبه نرخ خوردگی فلزات: راهنمای جامع و کاربردی
تقریباً تمامی فلزات در مواجهه با مواد خاصی مانند اکسیژن، گوگرد و نمک موجود در هوا یا آب، دچار یک تغییر شیمیایی می‌شوند که به مرور زمان از استحکام و یکپارچگی آنها می‌کاهد. این پدیده که به آن خوردگی (Corrosion) گفته می‌شود، می‌تواند انواع مختلفی داشته باشد و خسارات جبران‌ناپذیری به بار آورد.
فلزی که دچار خوردگی می‌شود، دیگر قادر به تحمل بارهای سنگین مانند گذشته نیست و در نهایت، این فرآیند می‌تواند به بروز شرایط خطرناک و حتی فاجعه‌بار منجر شود. پل‌ها، خطوط راه‌آهن و ساختمان‌ها همگی در معرض خطر خوردگی قرار دارند. به همین دلیل، پایش و مدیریت خوردگی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است تا از فروریزش سازه‌ها جلوگیری شود و ایمنی حفظ گردد.
نرخ خوردگی: معیاری برای سنجش دوام فلزات
نرخ خوردگی، سرعت تخریب یک فلز مشخص در یک محیط خاص را نشان می‌دهد. این نرخ به عوامل متعددی از جمله شرایط محیطی، نوع فلز و وضعیت آن بستگی دارد.
برای محاسبه نرخ خوردگی، معمولاً از واحد "میل در سال" (mils per year) استفاده می‌شود که به میزان نفوذ خوردگی در فلز بر حسب هزارم اینچ در هر سال اشاره دارد.
برای محاسبه دقیق نرخ خوردگی، به اطلاعات زیر نیاز خواهید داشت:
- کاهش وزن: میزان کاهش وزن فلز در طول دوره زمانی مشخص
- چگالی: چگالی فلز مورد نظر
- مساحت: مساحت کل سطح اولیه قطعه فلزی
- زمان: طول دوره زمانی مورد بررسی
منابع آنلاین محاسبه نرخ خوردگی
وب‌سایت Corrosionsource.com یک ماشین‌حساب آنلاین برای محاسبه نرخ خوردگی فلزات ارائه می‌دهد. با وارد کردن اطلاعات مورد نیاز، می‌توانید به سادگی نرخ خوردگی را بر حسب میلی‌متر، اینچ، میکرون بر میلی‌متر در سال یا اینچ در دقیقه محاسبه کنید.
تبدیل واحدهای نرخ خوردگی
برای تبدیل نرخ خوردگی بین واحدهای "میل در سال" (MPY) و معادل متریک آن "میلی‌متر در سال" (MM/Y)، از فرمول زیر برای تبدیل میل در سال به میکرومتر در سال (µm/Y) استفاده کنید:
1 MPY = 0.0254 MM/Y = 25.4 µm/Y
برای محاسبه نرخ خوردگی بر اساس میزان کاهش وزن فلز، از فرمول زیر استفاده کنید:
MM/Y = 87.6 x (W / DAT)
در این فرمول:
W= کاهش وزن بر حسب میلی‌گرمD= چگالی فلز بر حسب گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cm³)A= مساحت نمونه بر حسب سانتی‌متر مربع (cm²)T= زمان قرارگیری نمونه فلزی در معرض خوردگی بر حسب ساعت
اهمیت نرخ خوردگی در چیست؟
نرخ خوردگی، طول عمر سازه‌های فلزی را تعیین می‌کند. این عامل مهم، در انتخاب فلز مناسب برای کاربردهای مختلف و در محیط‌های گوناگون نقش اساسی دارد.
همچنین، نرخ خوردگی میزان نیاز سازه‌ها به تعمیر و نگهداری را مشخص می‌کند. به عنوان مثال، یک سازه فلزی در یک محیط مرطوب (مانند یک پل فلزی در فلوریدا) ممکن است به تعمیر و نگهداری مکررتری نسبت به یک سازه مشابه در یک منطقه خشک‌تر (مانند یک پل فلزی در نیومکزیکو) نیاز داشته باشد. برنامه‌های تعمیر و نگهداری بر اساس محاسبات ذکر شده در بالا تنظیم می‌شوند.
مهندسی خوردگی: محافظت از سازه‌ها در برابر تخریب
مهندسی خوردگی یک تخصص نسبتاً جدید است که به کند کردن، معکوس کردن، پیشگیری و اجتناب از اثرات خوردگی بر مواد و سازه‌ها می‌پردازد. مهندسان خوردگی مسئول توسعه پوشش‌ها و روش‌های درمانی هستند که می‌توانند برای بهبود مقاومت فلزات در برابر خوردگی مورد استفاده قرار گیرند.
این مهندسان همچنین در توسعه موادی که کمتر در معرض خوردگی هستند، مشارکت دارند. به عنوان مثال، سرامیک‌های جدید غیرخورنده می‌توانند در برخی موارد جایگزین فلزات شوند. در شرایطی که احتمال دارد خوردگی منجر به موقعیت‌های خطرناک یا پرهزینه شود، مهندسان خوردگی می‌توانند راهکارهای مناسب را پیشنهاد و اجرا کنند.
- شیمی
- علم
