التآكل – هشاشة الهيدروجين

التآكل:

التآكل هو ظاهرة تحدث بشكل طبيعي نتيجة تفاعل المواد المعدنية مع البيئة المحيطة بها، دون الحاجة إلى تزويدها بالطاقة من الخارج. ولا يتحمل جزء كبير من المعادن تأثير الماء والغلاف الجوي، وقد يتعرض للتآكل حتى في الظروف العادية.

هشاشة الهيدروجين:

تتشكل ذرات الهيدروجين على سطح المعدن نتيجة لتفاعل تآكل أو في إطار تطبيق الحماية الكاثودية. ويتم امتصاص هذه الذرات على سطح المعدن.

يتحد جزء من هذه الذرات على النحو التالي: H + H = H₂، لتتخلل الغلاف الجوي على شكل جزيئات الهيدروجين.

كما أن جزءًا من ذرات الهيدروجين يدخل بنية المعدن ويستقر في الفراغات الموجودة فيه.

وبعد ذلك، تتحول ذرات الهيدروجين هذه بدورها إلى جزيئات، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في الحجم. ولا تتمتع جزيئات الهيدروجين هذه بعد الآن بخاصية الانتشار.

تؤدي جزيئات الهيدروجين الموجودة داخل المعدن إلى تكوين ضغط كبير في الفراغات الموجودة فيه، مما يتسبب في تشقق المعدن. ويمكن لذرة الهيدروجين أن تتسبب في التشقق والكسر بعدة طرق.

يشكل الهيدروجين الناتج عن التآكل، أو الهيدروجين الناتج عن الحماية الكاثودية، أو الهيدروجين الناتج عن عملية التنظيف الحمضي، أو الهيدروجين الناتج عن عملية اللحام باستخدام قطب كهربائي مبلل، مشكلة بالنسبة للمعدن.

وهي تحدث بشكل أكثر تواتراً في المعادن التي تتميز ببنية شبكية مكعبة تتمحور حول الحجم.

وهو شائع الاستخدام في صناعتي النفط والكيماويات.

يؤدي الهيدروجين الناتج عن تفاعل الكاثود إلى تكوين مناطق ضغط داخل المادة، مما يتسبب في حدوث إجهادات داخلية وتشققات. وتؤدي ذرات الهيدروجين التي تغلغلت في الحديد إلى حدوث كسر بعد فترة وجيزة. ويتضح هذا الأمر جليًّا في اختبار مقاومة الشد.

إذا خضعت العينة التي تعاني من تلف الهيدروجين لاختبار مقاومة الشد، فلن يحدث كسر حتى لو تم تجاوز مقاومة الشد العادية بدرجة ما. ومع ذلك، يحدث الكسر فجأة بعد تأخير دام بضع ساعات. فانتشار ذرة الهيدروجين داخل المعدن يتطلب مرور فترة زمنية معينة.

عند اللحام باستخدام قطب كهربائي مبلل، ينبعث الهيدروجين في شكل ذرات.

هذه التفاعل هو كما يلي: Fe + H₂O → FeO + 2H

ينتشر الهيدروجين الذري الناتج عن هذه التفاعل في بنية العديد من المعادن، ولا سيما الحديد α. وإذا لم يكن المعدن المعني تحت تأثير شحنة كهربائية، فإن جزءًا من الهيدروجين الذي دخل بنية المعدن يخرج منها دون أن يلحق أي ضرر بالمعدن.

في درجات الحرارة العادية، يفقد الهيدروجين فعاليته بعد 48 ساعة.

أما جزء من الهيدروجين، فلا يغادر المعدن أبدًا.

إلا أنه إذا تم تسخين المعدن لفترات قصيرة إلى درجة حرارة عالية، فيمكن إزالة هذا الهيدروجين.

التدابير الواجب اتخاذها لمواجهة هشاشة الهيدروجين:

يمكن اتخاذ التدابير التالية للتخلص من الآثار الضارة لتسرب الهيدروجين أو الحد منها:

1. يمكن إزالة ذرات الهيدروجين التي دخلت إلى داخل المعدن عن طريق تسخين المعدن إلى درجة حرارة تتراوح بين 100 و150 درجة مئوية.

2. تظهر هشاشة الهيدروجين بشكل أكبر في أنواع الفولاذ عالية المقاومة. ويمكن زيادة مقاومة هشاشة الهيدروجين عن طريق إضافة النيكل أو الموليبدينوم إلى الفولاذ.

3. كقاعدة عامة، يجب تجنب تسرب الهيدروجين من السطح المعدني. على سبيل المثال، يجب عدم إجراء اللحام في حالة الرطوبة. كما يجب تجنب الجهد الزائد في الحماية الكاثودية.

بعض منتجاتنا المضادة للتآكل التي قمنا بتطويرها ضمن شركة «جيمكيمسان كيميا» ونقوم بتصنيعها في مصانعنا هي:

CK-42؛ مانع للتآكل مخصص لأنظمة التدفئة والتبريد ذات الدائرة المغلقة.
CK-13؛ مانع للتآكل مخصص لأنظمة التدفئة والتبريد ذات الدائرة المغلقة.
CEFOPOL 1080؛ مادة كيميائية متعددة الوظائف لمعالجة مياه الغلايات.
CEFOPOL 4080؛ مانع للتآكل يستخدم في غلايات البخار.
CEMOLİN 1080؛ مادة كيميائية لمعالجة خطوط البخار، معتمدة من NSF ومناسبة للاستخدام في إنتاج الأغذية.

المصدر؛

ملاحظات دروس CEMKIMSAN

https://www.taninmismakina.com/tesisatta-korozyon/
https://ww.kmo.orgtr/resimler/ekler/f51288c412df764_ek.pdf
https://www.dokumtek.com/hidrojen-kirilganligi-nedir/
https://web.itu.edu.tr/gulmezt/MekanikD/Metallerde%20Gevreklesmeler.pdf
http://w3.bilecik.edu.tr/makine-en/wp-content/uploads/sites/119/2016/12/Korozyon-deney.pdf