خوردگی حفره‌ای

خوردگی حفره‌ای نوعی خوردگی موضعی می‌باشد که باعث ایجاد حفره‌های کوچک در فلزات می‌شود. عامل این پدیده، نرسیدن اکسیژن به بخش کوچکی از سطح می‌باشد. در این شرایط، این بخش نقش آند را بازی می‌کند و بخشی که دارای اکسیژن بالا است، نقش کاتد را ایفا می‌کند که حاصل آن ایجاد خوردگی گالوانیک می‌باشد.

خوردگی حفره‌ای یکی از عوامل اصلی خرابی چرخ‌دنده‌ها است.

شرح

خوردگي حفره اي نوعي از حملات موضعي است كه به ايجاد سوراخ در سازه فلزي مي انجامد. بدليل مشكلات فراوان در تشخيص و پيش بيني، معضل حفره دار شدن بسيار خطرناكتر از خوردگي يكنواخت بنظر مي رسد. اين نوع خوردگي حفراتي را با دهانه باز يا پوشيده از محصولات خوردگي توليد مي نمايد. اگرچه يك حفره كوچك و باريك از دست رفتن ميزان اندكي از فلز را به دنبال دارد اما مي تواند به ايجاد مشكل براي كل سيستم منجر شود بطوريكه تنها يك حفره در سيستمي بزرگ ممكن است فاجعه عظيمي را در پي داشته باشد. به عنوان نمونه مي توان به سوراخ شدن خطوط انتقال نفت گاز يا محصولا نفتي اشاره نمود كه صدمات جبران ناپذيري را بطور مستقيم يا غير مستقيم به محيط زيست، سلامتي انسانها و اقتصاد وارد مي آورد . خوردگي حفره اي در اشكال متفاوتي ظاهر مي گردد .

شروع خوردگي حفره اي را مي توان ناشي از موارد زير دانست:

1 -تخريبات موضعي مكانيكي يا شيميايي در فيلم اكسيدي محافظ. غلظت بالاي كلرايد به عنوان يكي از عوامل اصلي تخريب فيلم پسيو موجود برروي سطح مطرح مي باشد.

2- تخريبات موضعي يا اعمال نامناسب پوشش هاي محافظ

3- حضور نايكنواختي ها در سطح فلز

بطوركلي، فاكتورهاي محيط (شيمي) و مواد (متالوژي) نقش عمده اي را در آغاز خوردگي حفره ايفا مي نمايند. علاوه بر آن، دو فاكتور مذكور تعيين مي نمايند كه آيا حفره موجود از قابليت پسيو شدن

مجدد برخوردار است يا خير. به اين معنا كه حضور اكسيژن كافي در محل واكنش، شانس تشكيل Cr, اكسيد و پسيو شدن را در حفره افزايش مي دهد. همچنين در صورت حضور عناصر آلياژي نظير

حفره موجود مجددا قادر به پسيو شدن مي باشد.

فولاد stainless از حساسيت بالايي به اين نوع خوردگي برخوردار است اما ديگر فلزات نيز نظير آهن پسيو، آلومينيوم، مس، نيكل و آلياژهاي آنها در معرض آسيب هاي خوردگي حفره اي قرار دارند. از

ديگر پيامدهاي جدي خوردگي حفره اي مي توان به نقش آن در افزايش تنش در سازه اشاره نمود.

روش هاي جلوگيري

- انتخاب صحيح مواد با توجه به محيط

- كنترل ، غلظت كلرايد و دما

- حفاظت كاتدي

- استفاده از آلياژهاي مقاوم تر به خوردگي حفره اي

- بازدارنده هاي خوردگي

- جلوگيري از ساكن بودن الكتروليت

- پوشش هاي مناسب و لزوم دقت فراوان بر فرايند اعمال

Pitting در بدنه پمپ و پروانه ها

هنگامی که فشار مطلق در ورودی پمپ کمتر یا مساوی فشار بخار مایع می شود، مایع موجود در

پمپ بخار می شود و حباب های بخار به همراه جریان سیال به قسمتی از پمپ که دارای فشار بالا است

منتقل می شوند.در اثر عمل دینامیکی پروانه پمپ،در اثر بالارفتن فشار پمپ این حباب ها منفجر

می شوند.به این فرآیندکاویتاسیون یا حفره زایی می گویند. انفجار حباب ها و کاویتاسیون موجب خوردگی های نوع Pitting در بدنه پمپ و پروانه ها می شوند

خوردگی حفره‌ای

در این نوع خوردگی محصولات خوردگی به پیشرفت واکنش کمک می‌کند. این نوع خوردگی، موجب سوراخ شدن سطح فلز می‌شود و به علت این که حفره‌های به وجود آمده به راحتی قابل مشاهده نیست، از مخرب‌ترین انواع خوردگی است. شروع خوردگی حفره‌ای دارای دوره طولانی است؛ اما بعد از شروع حفره با سرعت زیادی نفوذ می‌کند.

مکانیزم

مکانیزم این نوع خوردگی مشابه با خوردگی شیاری است؛ ولی در این جا، خوردگی از زیر سطح شروع نمی‌شود؛ بلکه خوردگی در سطح صاف است.

کار سرد که موجب اجتماع استرس (نیرو) می‌شود و افزایش لحظه‌ای دمای یک قسمت از قطعه و عدم یکنواختی ساختار که شامل مرز دانه‌ها و نقاط چند فازی و … است می‌تواند تولید آند و کاتدهای موضعی کند که می‌تواند عامل شروع خوردگی حفره‌ای باشد. در فلزاتی که بر روی خود لایه‌های سطحی ایجاد می‌کنند مانند فولاد زنگ نزن و آلومینیوم دارای شدت بیشتری است.

انواع حفره‌ها

خطرناک بودن نوع حفره را نوع کار قطعه مشخص می‌کند. به طوری که در برخی جاها که استرس وجود دارد، حفره‌های نازکتر موجب تجمع استرس شده و سبب شکست قطعه می‌شود و در برخی جاها هم ابعاد محل خورده شده، مهم است.

ضریب حفره‌دار شدن در خوردگی حفره‌ای: (d ضخامت حفره یکنواخت و p عمق حفره مورد نظر)

هرچه ضریب حفره‌دار شدن بیشتر از یک باشد، یعنی حساسیت نسبت به حفره‌دار شدن بیشتر است.

اثر پارامترهای مختلف برخوردگی حفره‌ای

حرکت محیط موجب می‌شود اکسیژن به داخل حفره تزریق شده و از مرحله دوم خوردگی جلوگیری شود به طوریکه واکنش کاتدی به بیرون حفره انتقال می‌یابد.

پارامترهای متالورژیکی: محلول‌های جامد تک‌فار مقاومت به خوردگی بیشتری دارند.

ارزیابی حفره‌دار شدن

بعلت اینکه حفره دار شدن وزن زیادی از فلز را کاهش نمی‌دهد اندازه‌گیری وزنی را برای مقایسه آن نمی‌توان به کار برد. اندازه‌گیری دقیق عمیق حفره‌ها به علت پراکندگی و تعداد زیاد آنها هم امکان‌پذیر نیست.

در نمودار زیر رابطه‌ای بین عمق حفره و تعداد حفره‌ها با عنوان نمودار توزیع نرمال رسم شده‌است.