منع التآكل الجلفاني: العوامل والأساليب

يحدث التآكل الجلفاني نتيجةً لاختلاف الجهد الكهروكيميائي بين المعدنين، مما يؤدي إلى تآكل المعدن الأكثر تفاعلية. من المهم معرفة كيفية منع هذا النوع من التآكل لحماية الهياكل المعدنية وإطالة عمرها الافتراضي.

في هذه المقالة، سنناقش استراتيجيات فعالة لحماية مكوناتك المعدنية من التآكل الجلفاني، مما يساعدها على البقاء قوية ومرنة لسنوات عديدة.

ما هو التآكل الجلفاني؟

يحدث التآكل الجلفاني عند اتصال معدنين مختلفين كهربائيًا بوجود سائل موصل. في هذا التفاعل، يعمل أحد المعدنين كمصعد (أنود) ويفقد إلكترونات من خلال الأكسدة، بينما يعمل الآخر كمهبط (كاثود)، حيث يحدث الاختزال ويبقى محميًا من التآكل.  

الشروط الأساسية للتآكل الجلفاني

• وجود معدنين مختلفين: يلزم وجود معدنين مختلفين على الأقل.
• الاتصال الكهربائي: يجب أن تكون المعادن على اتصال كهربائي مباشر مع بعضها البعض.
• الإلكتروليت: الإلكتروليت، مثل الماء أو الرطوبة، ضروري لتسهيل العملية.

العوامل المؤثرة على التآكل الجلفاني

فرق الجهد

يؤدي فرق الجهد الكهروكيميائي الكبير بين معدنين إلى ارتفاع معدل تآكل القطب الموجب. عند اقتران معدن أكثر تفاعلية مع معدن أقل تفاعلية، يتآكل المعدن الأكثر تفاعلية بمعدل أسرع.

العوامل البيئية

عوامل مثل درجة الحرارة ودرجة الحموضة (pH) قد تُسرّع التآكل أو تُبطئه. غالبًا ما تُزيد درجات الحرارة المرتفعة من معدلات التفاعل، بينما قد تُعزز مستويات pH العالية التآكل أو تُثبّطه، وذلك حسب المعادن المُستخدمة.

نسبة مساحة السطح

حجم الأسطح المعدنية مهم. تحديدًا، عندما تكون مساحة سطح الأنود أصغر نسبيًا مقارنةً بالكاثود، فإنه يميل إلى التلف بسرعة أكبر. وذلك لأن المساحة الأصغر تُركز التفاعلات الكهروكيميائية، مما يؤدي إلى تدهور أسرع.

كيفية منع التآكل الجلفاني؟

اختيار المواد

لتقليل خطر التآكل الجلفاني، من المهم اختيار معادن ذات إمكانات كهروكيميائية متشابهة. على سبيل المثال، قد يكون للفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم فرق جهد كبير، مما يجعلهما خيارًا غير مناسب معًا. يساعد اختيار معادن من نفس العائلة أو ذات خصائص متوافقة على منع التآكل.

الطلاءات والحواجز الواقية

من الطرق الفعالة للغاية للحماية من التآكل وضع حواجز واقية على الأسطح المعدنية. تمنع هذه الحواجز الرطوبة والمواد الضارة من الوصول إلى المعدن الأساسي وإتلافه. وللحفاظ على خصائصها الوقائية مع مرور الوقت، من المهم صيانة هذه الطلاءات وإعادة وضعها عند الحاجة.

• الدهانات تُستخدم عادةً لإنشاء حاجز مقاوم للرطوبة. فهي تساعد على حماية الأسطح المعدنية من المواد الكيميائية والعوامل البيئية.
• طلاءات المسحوق توفر طبقة حماية أكثر سمكًا ومتانة. وهي مناسبة بشكل خاص للاستخدامات الخارجية في ظل ظروف قاسية.

بالإضافة إلى ذلك، يُقلل استخدام المواد العازلة لفصل المعادن غير المتشابهة من خطر التآكل الجلفاني. ومن خلال الجمع بين الطلاءات الواقية وتقنيات الفصل هذه، يُمكن تعزيز مقاومة التآكل بشكل ملحوظ.

• الغسالات والبطانات البلاستيكية يمكن وضعها بين البراغي والأسطح المعدنية لمنع التلامس الكهربائي. المواد الشائعة هي النايلون أو البولي إيثيلين.
• حشوات مطاطية هل انتتُشكّل الحشيات المطاطية، المُثبّتة في الوصلات والحواف، حاجزًا يمنع تلامس المعادن. وهذا مفيدٌ بشكل خاص في أنظمة الأنابيب.
• الأكمام العازلة يمكن تطبيقها حول البراغي أو المسامير لمنعها من الاتصال بالمعادن المختلفة.

الحماية الكاثودية

الحماية الكاثودية هي تقنية فعالة تستخدم لمنع التآكل في الهياكل المعدنية، وتأتي في المقام الأول في شكلين: نظام التيار المطبق (ICS) ونظام الأنود التضحية.

• نظام التيار المطبق (ICS)

يستخدم نظام التيار المُرسَم مصدر طاقة خارجيًا لتوصيل تيار كهربائي ثابت، مما يساعد على حماية الهياكل المعدنية من التآكل. يُنتج مُقوِّم تيارًا مستمرًا يمر عبر أنودات خاملة تقع بالقرب من المعدن المراد حمايته. تعكس هذه العملية التفاعلات الكهروكيميائية، محولةً المعدن بفعالية إلى كاثود، مما يُقلل من معدل التآكل.

تُستخدم هذه الطريقة غالبًا في خطوط الأنابيب وخزانات التخزين والسفن البحرية، خاصةً في المناطق ذات مخاطر التآكل العالية. وتُعدّ المراقبة الدورية ضرورية لضمان كفاية مستويات التيار وفعالية عمل الأنودات.

• نظام الأنود التضحية

يحمي نظام الأنود التضحوي الهياكل المعدنية بربط معدن أكثر تفاعلية، مثل الزنك أو المغنيسيوم. يتآكل هذا الأنود التضحوي بشكل تفضيلي، مما يوفر حماية للمعدن الأساسي. الفكرة هي أن الأنود يتآكل أولاً، مما يمنع تلف الهيكل المحمي.

تُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات البحرية، بما في ذلك القوارب والسفن، وخطوط الأنابيب تحت الأرض، والخزانات. وهي تُوفر استراتيجية فعّالة واقتصادية لمنع التآكل. مع ذلك، من المهم إجراء فحوصات دورية واستبدال الأنودات التضحية عند الحاجة، لأنها ستتآكل تدريجيًا مع مرور الوقت.

مراقبة الظروف البيئية

يُعد التحكم في الظروف البيئية أمرًا بالغ الأهمية لإبطاء التآكل الجلفاني. ومن الأساليب الفعالة إدارة درجة حرارة ورطوبة البيئة المحيطة. فخفض الرطوبة يُقلل بشكل كبير من التعرض للرطوبة، وهو عامل رئيسي في التآكل.

بالإضافة إلى ذلك، يُمكن استخدام مواد مانعة للتسرب حول الوصلات والوصلات لإنشاء حاجز وقائي. تمنع هذه المواد تسرب الرطوبة وتساعد على حماية المكونات الحساسة من التعرض للعوامل المسببة للتآكل.

تُعدّ عمليات التفتيش الدورية ضرورية لإدارة التآكل بفعالية. تُمكّن التقييمات الدورية من الكشف المبكر عن مؤشرات التآكل، مما يُمكّنك من معالجة المشكلات بسرعة ومنع حدوث أضرار جسيمة.

استخدم مثبطات التآكل

مثبطات التآكل هي مواد يمكن إضافتها إلى البيئة للمساعدة في تقليل معدل التآكل. على سبيل المثال، في أنظمة تبريد المياه، يمكن إضافة مثبطات خاصة لإنشاء طبقة واقية على الأسطح المعدنية. تقلل هذه الطبقة من تفاعلية المعدن، وتُبطئ عملية التآكل بشكل ملحوظ، مما يُطيل عمر المعدات.

أنواع الفولاذ التي تحتاج إلى حماية من التآكل الجلفاني

الفولاذ المجلفن: عند اقترانه بمعادن أكثر نبلاً مثل النحاس أو الفولاذ المقاوم للصدأ، يمكن لطبقة الزنك على الفولاذ المجلفن أن تتآكل بسرعة أكبر.

الفولاذ الكربوني:يتآكل الفولاذ الكربوني بسهولة عند ملامسته للفولاذ المقاوم للصدأ أو النحاس، وخاصة في الظروف الرطبة أو المواتية.

الفولاذ منخفض السبائك:هذا النوع من الفولاذ أيضًا عرضة للتآكل بشكل أسرع عند إقرانه بمعادن مثل الألومنيوم أو النحاس أو الفولاذ المقاوم للصدأ.

الفولاذ المقاوم للصدأ:على الرغم من مقاومة التآكل بشكل عام، فإن بعض الدرجات، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 304، يمكن أن تتآكل عند ملامستها للفولاذ الكربوني في البيئات الرطبة أو المالحة.

الحديد الزهر:يمكن أن يتعرض الحديد الزهر للتآكل الجلفاني عند تعرضه لمعادن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو النحاس، وخاصة في الظروف الرطبة أو البحرية.

الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن أفضل للتآكل الجلفاني

لا يزال الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن عرضة للتآكل الجلفاني، ولكنه يتميز بطبقة زنك أكثر سمكًا للحماية. هذه السُمك الإضافي يجعله أكثر فعالية من طرق الجلفنة الأخرى في بيئات التآكل الخفيفة إلى المتوسطة. عند الحاجة إلى حماية أقوى، يُنصح باستخدام وصلات عازلة أو طلاء طبقات إضافية.

مجموعة ستيل برو منتجات الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن تتميز بطبقة زنك سميكة ومتساوية توفر حماية فائقة ضد التآكل الجلفاني. نقدم خيارات قابلة للتخصيص لتحديد سمك الطلاء والمعالجات الإضافية بناءً على احتياجات مشروعك المحددة.

بفضل سيطرتنا الدقيقة على عملية الجلفنة، تضمن شركة Steel Pro أن المواد الخاصة بك مصممة لتدوم لفترة طويلة في مشروعك.