آیا ورق های نورد سرد دچار خوردگی می شوند؟

[rkiahoseyni]

مقدمه:

 

محصولات فولادی نورد سرد معمولاً با استفاده از روغن های ضد زنگ یا روان کننده های مبتنی بر نیتریت آبی در برابر خوردگی محافظت می شوند. با این حال، سازندگان و صنعتگران برای ساخت تجهیزاتی مانند انواع درام، نیاز دارند که مستقیماً روی سطح فولادی بدون هیچ گونه آماده سازی رنگ بزنند و یک سطح فولادی خشک (بدون روغن) را ایجاد نمایند. در نتیجه، این نوع مواد به راحتی در هنگام ذخیره سازی و حمل و نقل و در صورت عدم اتخاذ تدابیر متقابل، درگیر خوردگی و تاثیرات مخرب جوی شده و آسیب می بینند. نرخ خوردگی به عوامل متعددی مانند دما، رطوبت نسبی، آلاینده‌های موجود در محیط و یا بقایایی که روی سطح فولاد باقی می‌مانند مانند نمک‌های رطوبت سنجی یا ریزه آهن و غیره بستگی دارد.

به طور کل فولاد مورد نیاز برای تولید درام ها را می‌توان از راه‌های مختلفی تولید کرد که ممکن است شامل فرآیند تمیز کردن الکترولیتی در ECL (خط تمیز کردن الکترولیتی) و آنیل جعبه (EBNER یا HNX) باشد. اگرچه این فرآیندها می توانند به افزایش تمیزی سطح کمک کنند، اما ممکن است بر خورندگی فولاد نیز تأثیر بگذارند.

 

 

عوامل خوردگی ورق های نورد سرد:

 

به گفته برخی از نویسندگان، وقوع خوردگی در رول های ورق سرد در طول ذخیره سازی در کارخانه به دلیل انتشار بخار آب به فضاهای بینابینی درون رول ها و یا گاهاً حل شدن نمک های معدنی موجود در سطح فولاد می تواند نگران کننده باشد. برای این منظور از بازدارنده های فرّار خوردگی (VCI) استفاده می شود که از طریق انتشار منتقل می شوند و از مناطقی که می توانند به آنها دسترسی پیدا کنند، محافظت می کنند. مکانیسم حفاظتی به معنای مهاجرت VCI به نواحی داخلی و حفره هایی است که در دسترس هستند. پس از آن در لایه رطوبت حل می شود و از سطح فلز محافظت می کند. در تحقیقات مختلف رفتار این مواد ممانعت کننده خوردگی موردارزیابی قرار گرفته است به طوریکه پس از خروج رول ها از انبار، بازرسی بصری بسته‌ها به وضوح وضعیت سطح بهتر بسته‌های VCIwrapped را در مقایسه با بسته‌های خالی نشان می دهد. برای یک زمان ذخیره سازی معین، بسته های لخت دارای خوردگی شدید در لبه های خارجی و لبه های داخلی هستند، در حالی که این نواحی در رول های حاوی VCI بسیار اندک و ناچیز می باشند..

 

 

نحوه بررسی تاثیر ممانعت کننده ها بر خوردگی ورق سرد:

 

برای بررسی تاثیر ممانعت کننده های VCI بر رفتار خوردگی ورق های سرد، از قطعات استاندارد به نام کوپن استفاده می گردد. کوپن ها در محیط مشابه محل نگهداری رول های ورق سرد قرار می گیرند و در بازه های زمانی معین رفتار خوردگی آنها بررسی می گردد. در ورق های سرد مشاهده می شود که خوردگی ابتدا در لبه های آن و بعداً در سطح کلی به صورت حفره های کوچک ایجاد شده است که این نتایج با مکانیسم توصیف شده برای عملکرد حفاظتی VCI موافق است و نشان می‌دهد که در مقیاس صنعتی، حفاظت عمدتاً در لبه بیرونی و لبه‌های سیم پیچ مؤثر است و VCI می تواند به خوبی مقاومت ورق ها را افزایش دهد.

در تحقیقات مختلف و بازرسی پروب های داخلی برای بسته های لخت و VCI، حفره های خوردگی را در سطح مشاهده شده است. مجدداً، درجه خوردگی کاوشگرهای بدون بسته بندی برای همان زمان ذخیره سازی بیشتر از پروب های دارای بسته بندی VCI است. اما مشاهده شد که زمان سپری شده تا مشاهده اولین لکه های خوردگی برای هر دو نوع بسته بندی یکسان است. نتایج همچنین نشان می‌دهد که مسیرهای فرآیند در زمان شروع فرآیند خوردگی تأثیر دارند. این نتایج  نشان می‌دهد که لایه‌های بدون پردازش ورق سرد در برابر خوردگی مقاوم‌تر از سطوح تمیز شده به روش الکتریکی هستند. با توجه به نتایج ارائه شده، حساسیت به خوردگی به شدت با تمیزی سطح مرتبط است. با توجه به اینکه تاثیر خوردگی برای مواد الکتروکلین شده بیشتر است و بازپخت منجر به مشکلات خوردگی بیشتری می‌شود، می‌توان گفت که هر چه سطح صیقلی بیشتر باشد، مقاومت به خوردگی کمتر می‌شود. این واقعیت باید برای انتخاب مناسب مسیرهای فرآیند با توجه به نیاز مشتریان در نظر گرفته شود.

 

 

خصوصیات محصولات خوردگی ورق سرد:

 

نتایج حاصل از بررسی محصولات خوردگی بر روی ورق سرد به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که مورفولوژی محصولات خوردگی در مواد الکتروکلین شده و غیرالکتروکلین شده متفاوت است. حتی اگر با چشم غیر مسلح لکه های خوردگی برای هر دو نوع نمونه، شبیه به یکدیگر به نظر برسند، با نگاهی دقیق تر، وجود خوردگی رشته ای در مواد الکتروکلین شده و لکه های خوردگی نوع گرد در نمونه های غیرالکتروکلین شده وجود دارد.

خوردگی رشته ای با تشکیل شبکه ای از رشته های نخ مانند از محصولات خوردگی در نتیجه قرار گرفتن در معرض جو مرطوب ایجاد می شود. اگرچه این پدیده به راحتی در زیر لاک یا رنگ مشاهده می شود، اما می تواند روی یک سطح فلزی نیز رخ دهد. صدمات ناشی از این نوع خوردگی بسیار ناچیز است که عمده ایراد آن تأثیر مخرب بر ظاهر فلز است. طبق تحقیقات و نتایج به دست آمده گوناگون، رطوبت نسبی بالاتر از 55 درصد در دمای اتاق برای وقوع خوردگی رشته ای مورد نیاز است، اما برخی مطالعات نشان می دهد که در مقادیر پایین تر نیز می تواند رخ دهد. ایوانز، وقوع این نوع خوردگی را بر روی فولاد آلوده به سولفات کلسیم پس از 12 ساعت در رطوبت 99 درصد گزارش کرد.

Translation is too long to be saved

 

 

توصیف مکانیزم خوردگی رشته ای:

 

مکانیسم خوردگی رشته ای را می توان به شرح زیر توصیف کرد:

پس از نفوذ الکترولیت (آب) یا مسدود شدن در زیر یک پوشش، فرآیند خوردگی آغاز می شود که با حضور آنیون های آلی و معدنی صورت می گیرد. نمک های آهن و یون های هیدروکسیل تشکیل می شوند و یک سلول هوادهی تفاضلی در هسته رشته تشکیل شده ایجاد می شود. در مرکز آن (آند) کمبود اکسیژن وجود دارد، در حالی که در محیط (کاتد) یون های هیدروکسیل انباشته شده است. یون های هیدروکسیل منتشر می شوند و با یون‌های آهن واکنش می‌دهند که باعث مصرف اکسیژن شده و هیدروکسیدهای آهن تولید و روی سطح فولاد رسوب می‌کنند. این اکسیدها مانعی را تشکیل می دهند که ناحیه مجاور را غیرفعال می کند و از عبور رشته ها از یکدیگر جلوگیری می نماید. به گفته کوهلر آنیون ها به منظور جبران بار الکتریکی ناشی از تشکیل یون های آهن، به سر رشته مهاجرت می کنند. این فرآیند در حالی ادامه می یابد که آب منتشر می شود، تا زمانی که غلظت یون ها کاهش یابد. فشار اسمزی پایین می آید و ساختار ایجاد شده فرو می ریزد و ردی از اکسید باقی می ماند. وقوع این مورفولوژی نوع رشته بر روی بسترهای الکتروکلین شده را می توان با حضور یک لایه سیلیکات بر روی سطح فولاد توضیح داد. اگرچه نقش اصلی پردازش ECL حذف آلودگی سطحی است، اما همچنین یک لایه سیلیکات نازک بر روی سطح فولادی باقی می‌گذارد که هدف آن جلوگیری از چسبیدن ورق ها و گرافیت شدن در طول بازپخت دسته‌ای است. بر اساس آنالیزهای منتشر شده که توسط نویسندگان بر روی نمونه های الکتروکلین شده انجام شده است، ضخامت این لایه 40 آنگستروم است. پیشنهاد می‌شود که این لایه نازک نقش یک پوشش را در مکانیسمی که در بالا توضیح داده شد بازی کند و منجر به خوردگی رشته‌ای شود. محصولات خوردگی با استفاده از دستگاه FTIR مشخص شدند. با توجه به نوارهای مشاهده شده، محصولات خوردگی حاوی انواع مختلفی از اکسی هیدروکسیدهای آهن مانند آکاگانیت، گوتیت و کریستالیت هستند. وجود یک نوار پهن مربوط به یون های هیدروکسیل نشان می دهد که این ترکیبات دارای درجه بالایی از هیدراتاسیون هستند.

 

 

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی