خوردگی گالوانیکی زمانی اتفاق میافتد که دو فلز غیرمشابه با پتانسیلهای الکترود متفاوت به صورت الکتریکی به هم متصل شده و در الکترولیت رسانا غوطهور شوند. یک سلول اولیه به طور خود به خود تشکیل می شود، جایی که فلز با پتانسیل منفی بیشتر به عنوان آند عمل می کند و دچار خوردگی انحلال سریع می شود، در حالی که مواد بالقوه بالاتر به عنوان کاتد عمل می کنند و به خوبی محافظت می شوند. هنگامی که لوله های گرمایش فولاد ضد زنگ 316 با فولاد کربنی، مس، آلومینیوم یا اتصالات آهن معمولی مونتاژ می شوند، سوراخ شدن سریع موضعی و نازک شدن دیوار در محل اتصال رخ می دهد. چنین خوردگی بر روی مرز تماس متمرکز می شود و اغلب باعث نشت نفوذ بسیار زودتر از خوردگی یکنواخت می شود.
1. مکانیزم خوردگی گالوانیکی الکتروشیمیایی
مواد فلزی مختلف دارای پتانسیل خوردگی طبیعی متمایز در یک محیط خورنده هستند. هنگامی که تماس مستقیم فلز یک حلقه رسانا ایجاد می کند، انتقال الکترون بین دو ماده رخ می دهد. فلزی که پتانسیل کمتری دارد به طور پیوسته الکترون ها را از دست می دهد و به صورت یون های فلزی در محلول حل می شود (واکنش آندی). فولاد ضد زنگ با فیلم غیرفعال سازی پایدار الکترون ها را جذب می کند تا واکنش کاهش اکسیژن را در سطح خود کامل کند (واکنش کاتدی). مواد آندی به سرعت مصرف می شود. حتی اگر فولاد ضد زنگ 316 آند با یک فلز نجیب مانند تیتانیوم جفت شود، لایه غیرفعال آن ترجیحاً در لبه تماس از بین می رود و منجر به خوردگی حفره ای شدید موضعی در امتداد شکاف اتصال می شود. هر چه اختلاف پتانسیل و نسبت مساحت بین کاتد و آند بیشتر باشد، سرعت خوردگی سریعتر است.
2. موقعیت های مونتاژ معمولی مستعد خوردگی گالوانیکی
اتصالات بین 316 لوله گرمایش و براکتهای فولادی کربنی، گیرههای لوله و قابهای پشتیبانی.
اتصالات فلنجی که با اتصال دهنده های مس، برنج یا آلیاژ آلومینیوم مطابقت دارند.
اتصالات جوش داده شده بین لوله پایه فولادی ضد زنگ و قطعات کمکی فلزی غیر مشابه؛
اتصالات رزوه ای با اتصالات لوله گالوانیزه آهنی و قطعات اتصال؛
مناطق تماس بین لوله فولادی ضد زنگ و اجزای تیتانیوم تحت پاشش الکترولیت.
3. عوامل کلیدی تسریع کننده خوردگی گالوانیکی
اختلاف پتانسیل بیش از حد بین مواد فلزی غیر مشابه جفت شده؛
بخش کاتد دارای سطح بسیار بزرگتری نسبت به آند است که انحلال آندی را تقویت می کند.
محیط حاوی یون های کلرید، که هدایت الکتریکی را بهبود می بخشد و فیلم های غیرفعال را می شکند.
نفوذ آب تغلیظ شده یا مایع فرآیند به شکاف های مونتاژ برای تشکیل محیط الکترولیت بسته.
عدم جداسازی عایق بین دو فلز و در نتیجه هدایت الکتریکی مستقیم.
4. اقدامات پیشگیرانه چند بعدی-کلی
① اصل تطبیق مواد همگن را بپذیرید
تکیه گاه ها، گیره ها و بست ها را به فولاد ضد زنگ 316 یکسان کنید تا اختلاف پتانسیل در منبع را از بین ببرید.
② واشرهای عایق را بین فلزات غیر مشابه اضافه کنید
پدهای عایق PTFE، لاستیکی یا سرامیکی را برای قطع حلقه رسانا و جلوگیری از تشکیل سلول گالوانیکی نصب کنید.
③ نسبت مساحت اجزای تماس را بهینه کنید
اگر باید از فلزات مختلف استفاده شود، اطمینان حاصل کنید که قسمت آند که به راحتی خورده می شود دارای سطح بزرگتری برای کاهش چگالی جریان است.
④ شکاف های مونتاژ را برای جلوگیری از نفوذ الکترولیت ببندید
برای جلوگیری از ورود مایع به رابط تماس، درزگیر ضد خوردگی را در اتصالات فلنج و رزوه ای اعمال کنید.
⑤ اجرای حفاظت کاتدی هدفمند برای سازه های آسیب پذیر
برای سازههای فلزی مخلوط اجتنابناپذیر، بلوکهای آند قربانی را طوری پیکربندی کنید که به جای لوله گرمایش، الکترود محافظ را قربانی کند.
5. جدول مقایسه اثر پیشگیری
表格
| حالت تطبیق مونتاژ | خطر خوردگی گالوانیکی | پیشنهاد کاربردی |
|---|---|---|
| تماس مستقیم بین اتصالات فولاد کربنی و فولاد ضد زنگ لخت | حفره شدید لبه سریع | فورا عایق را اضافه کنید یا با قطعات آلیاژی یکسان جایگزین کنید |
| مجموعه مواد یکسان + آب بندی شکاف | اساسا خطر خوردگی گالوانیکی را از بین ببرید | مشخصات نصب تجهیزات استاندارد |
| ایزولاسیون عایق + حفاظت آند قربانی | عملکرد ضد گالوانیکی پایدار- طولانی مدت | پیکربندی اجباری طراحی مواد مخلوط |
نتیجه گیری
خوردگی گالوانیکی لوله های گرمایش 316 توسط اختلاف پتانسیل بین فلزات ناهمگن و مدارهای الکترولیت رسانا ایجاد می شود. روشهای کنترل هسته عبارتند از همگنسازی مواد، عایقسازی فیزیکی برای قطع رسانش الکتریکی، آببندی شکافها در برابر نفوذ مایع و حفاظت از آند قربانی کمکی. انتخاب دقیق مواد استاندارد شده و فرآیند مونتاژ می تواند به طور کامل از شکست زودرس نفوذ ناشی از خوردگی سلول گالوانیکی در اتصالات اجزا جلوگیری کند.
