أهمية التآكل المعدني والحماية

مفهوم التآكل
وتسمى التفاعلات الكيميائية والكهروكيميائية التي تحدث بين سطح المواد المعدنية والوسائط البيئية ، مما يؤدي إلى تدهور المواد والأضرار ، التآكل. مع التطور السريع للمواد غير المعدنية ، يتم استخدام المزيد والمزيد من المواد غير المعدنية كمواد هندسية. بدءًا من هذا الواقع ، تدافع العديد من علماء التآكل والمؤسسات الأكاديمية ذات التآكل المشهور عالمياً إلى توسيع تعريف التآكل لجميع المواد (بما في ذلك المعادن وغير المعادن). لذلك ، فإن التعريف الأوسع: التآكل هو تدمير وتدهور (تدهور الأداء) لمادة ناتجة عن العوامل البيئية. في معظم الحالات ، تفقد المعادن خصائصها المعدنية بعد التآكل وغالبًا ما تصبح مركبًا أكثر استقرارًا. على سبيل المثال ، تشمل المشكلات الشائعة في الحياة اليومية صدأ أنابيب المياه والأكسدة أثناء عمليات تسخين المعادن.
من المنظور الديناميكي الحراري ، يعد التآكل عملية تلقائية تدمر خصائص المواد وتسببها في التغير نحو التأين أو الحالات المركبة ، مما يؤدي إلى انخفاض في الطاقة الحرة.
بعد فترة وجيزة من بدء البشر في استخدام المعادن ، تم رفع مسألة منع تآكل المعادن. في وقت مبكر من قبل الميلاد ، استخدمت اليونان القديمة القصدير لمنع تآكل الحديد. خلال أسرة شانغ في الصين ، تم استخدام القصدير بالفعل لتحسين مقاومة التآكل للنحاس ، مما أدى إلى ظهور القصدير البرونزي. منذ القرن الثامن عشر ، خلق التطور السريع للصناعة ظروفًا لظهور نظرية تآكل المواد المعدنية.
وضع كير على تخميل الحديد في حمض النيتريك في عام 1790 ، مما أثار استكشاف علمي لتدمير المعادن في وسائل الإعلام المختلفة. أثبت Holl في عام 1819 أن الحديد لا يصدأ في غياب الأكسجين. أثبت Dary في عام 1824 أن مياه البحر لا تعمل على الصلب في غياب الأكسجين. في نفس العام ، اقترح ديفي مبدأ استخدام الزنك لحماية السفن ذات الصلب.
لعب ظهور نظرية التأين وقانون فاراداي دورًا مهمًا في تعزيز تطور نظرية التآكل الكهروكيميائية. اقترحت Dela Rive مفهوم الكيمياء الكهربية للتآكل (نظرية Microbattery) في عام 1830 ، تليها ظهور قانون Nernst ، ورسم التخطيط الحراري الديناميكي (مخطط E-PH) ، وإنشاء نظرية الحركية الكهربائية. في بداية القرن العشرين ، أصبح انضباط التآكل علمًا مستقلًا وشغل منصبًا معينًا في المجال العلمي.
تأخر تطور علوم التآكل في الصين ، ولا يزال هناك فجوة كبيرة مقارنة بالبلدان المتقدمة. من أجل تغيير هذا الموقف ، تم إنشاء مجموعة من علوم التآكل في عام 1978 وتم تشكيل لجنة أكاديمية للتآكل. تم صياغة خطة تنمية لانضباط التآكل من عام 1978 إلى عام 1985 ، وتم إنشاء مؤسسة أبحاث التآكل. في الوقت نفسه ، تم تسريع زراعة المواهب العلمية والتكنولوجية ، وتم تعزيز التبادلات الأكاديمية الدولية لتعزيز تحسين مستوى علوم التآكل في الصين.
أهمية التآكل المعدني والحماية
يرتبط تآكل المعادن ارتباطًا مباشرًا بسلامة حياة الناس وممتلكاتهم ، وكذلك الإنتاج الصناعي والزراعي وبناء الدفاع الوطني. لذلك ، يحتل علم التآكل موقفًا مهمًا في الاقتصاد الوطني. نظرًا للاستخدام المكثف للمواد المعدنية في مختلف قطاعات الاقتصاد الوطني ، والتي غالبًا ما تتآكل عندما تكون على اتصال مع وسائل الإعلام البيئية المسببة للتآكل ، فإن التآكل والحماية هي قضايا مهمة.
غالبًا ما يجلب التآكل عواقب وخيمة. على سبيل المثال ، في 17 سبتمبر 1982 ، انحرفت طائرة JAL DC-8 فجأة من المدرج أثناء الهبوط في مطار شنغهاي هونغشياو ، مما تسبب في أضرار كبيرة للطائرات والركاب. كان سبب الحادث هو أن أسطوانة الغاز عالية الضغط لنظام فرامل الطائرات قد انفجرت بسبب تآكل الإجهاد بين الخلايا ، مما أدى إلى فشل الفرامل.
انهار جسر بين فرجينيا الغربية وأوهايو في الولايات المتحدة فجأة في 15 ديسمبر 1967 ، مما تسبب في سقوط المركبات والمشاة على الجسر في النهر ، مما أدى إلى وفاة 46. بعد تقييم الخبراء ، وجد أن شعاع الصلب مكسور بسبب التأثير المشترك لتآكل الإجهاد والتعب ، مما يؤدي إلى تشققات.
في 25 أبريل 1955 ، انفجرت غلاية في مصنع للنسيج في تيانجين بسبب التآكل ، مما تسبب في الغطاء العلوي من المرجل للاختراق ويطير عشرات الأمتار على بعد 8 من وفاة ، و 17 إصابات خطيرة ، و 52 إصابات طفيفة ، وخسائر اقتصادية لأكثر من 360000 سنة.
في 20 كانون الثاني (يناير) 2006 ، حدث تسرب خط أنابيب وانفجار في محطة نقل الغاز في مقاطعة سيتشوان ، مما أدى إلى الوفيات 10 ، و 3 إصابات خطيرة ، و 47 إصابات طفيفة . 21 كانت الأسر التي يبلغ طولها 3040 متر مربع تضررت ، وتلفت قسم الانفجار من خط انتقال الغاز 69.05 متتالية. كان سبب الحادث تآكل طويل الأجل للجدران الداخلية والخارجية لخط الأنابيب وعيوب اللحام التي تؤدي إلى تكسير خط الأنابيب.
في 22 نوفمبر 2013 ، وقع حادث خط أنابيب Donghuang "11.22" في Qingdao. تم تفكيك معظم لوحات تغطية الخرسانة المسبقة الجاهزة من جسر طريق Qinhuangdao والمجرى إلى المصب في الشمال ، ومن شارع Zhaitangdao إلى Liugongdao Road Driptrain في الجنوب. كانت لوحات تغطية الخرسانة الخرسانية في شارع تشانغكسينغ آيلاند ، وشارع تانغداو ، وخواصة شارع تشوشان ، التي ترتبط بتصريفات الصرف الصحي على طريق ليوجونجداو ، مقوسة ، وتفجير جزئيًا ، مع طول إجمالي يزيد عن 5000 متر. أدى التأثير والبقع الناجم عن الانفجار إلى 62 حالة وفاة ، و 136 إصابة ، وخسارة اقتصادية مباشرة قدرها 751.72 مليون يوان للعاملين في الإصلاح في الموقع ، ومرور المشاة ، والوحدات المحيطة ، والموظفين المجتمعي ، وكذلك العمال المؤقتين فوق القناة الصافحة في قناة Qingdao Lidong الكيميائية ، LTD.. تسبب الانفجار أيضًا في درجات متفاوتة من الأضرار التي تحدث للمباني المحيطة والمركبات والمعدات المتعددة وخطوط أنابيب متعددة للمياه والكهرباء والتدفئة وتوريد الغاز. دخل النفط الخام الذي تم تسريبه إلى منطقة البحر القريبة من خلال مجرى تصريف ، مما تسبب في تلوث محلي في خليج Jiaozhou. محتوى كلوريد التربة في المنطقة التي يتقاطع فيها خط أنابيب الزيت مع مجرى الصرف. مع تغير المد والجزر ، يعود مياه البحر إلى مجرى الصرف ، ويتعرض خط أنابيب الزيت لبيئة تآكل من مياه البحر الجافة والرطبة لفترة طويلة ، مما يسبب التآكل المتسارع والتخفيف والتمزق لخط الأنابيب ، مما يؤدي إلى تسرب الزيت الخام وتدفق إلى مسمرات الصرف.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن خطوط الأنابيب مثل محطات الطاقة النووية ووحدات القمر والصواريخ والسفن وخزانات التخزين والمجالات النفطية والكيميائية قد شهدت جميعها حوادث متعددة بسبب تلف التآكل ، مما يشكل تهديدًا كبيرًا لحياة الناس والتسبب في خسائر خطيرة في الممتلكات.
الخسائر الاقتصادية المباشرة الناجمة عن تلف التآكل هي أيضا كبيرة. في دراسة استقصائية عام 1969 في الولايات المتحدة ، شكلت خسائر التآكل 3.5 ٪ من إجمالي الناتج الاقتصادي الوطني ؛ في دراسة استقصائية عام 1977 في الولايات المتحدة ، بلغت خسائر التآكل السنوية حوالي 70 مليار دولار ، أي ما يعادل 4.2 ٪ من إجمالي الناتج الاقتصادي الوطني. في دراسة استقصائية يابانية لعام 1974 ، بلغت خسارة التآكل السنوية حوالي 9.2 مليار دولار أمريكي. وفقًا للإحصاءات ، هناك 100 مليون طن من الخردة المتآكلة والمعادن المفقودة في جميع أنحاء العالم كل عام ، وهو ما يمثل 20 ٪ إلى 40 ٪ من إنتاج الصلب السنوي. وفقًا للإحصاءات ، يتم إلغاء ثلث الإنتاج السنوي في العالم المعدني بسبب التآكل ، والتي يتم إعادة تدوير الثلثين منها وإعادة استخدامها ، في حين لا يمكن إعادة تدوير الباقي وتنتشر على سطح الأرض. بالطبع ، هذه مجرد خسائر اقتصادية مباشرة. يؤدي تلف المعدات الناجم عن التآكل إلى توقف الإنتاج ، وانخفاض جودة المنتج ، والكفاءة المنخفضة ، وفقدان المواد بسبب التسرب ، والانبعاثات ، والقطر ، والتسرب ، والخسائر الاقتصادية غير المباشرة إلى التلوث البيئي ، والانفجارات ، والحرائق ، وما إلى ذلك. لذلك ، أصبحت دراسة قوانين التآكل وحل تلف التآكل قضية عاجلة وهامة تحتاج إلى معالجة في الاقتصاد الوطني.
الفنيون في مجالات المواد المعدنية وتكوين المعادن مسؤولون عن المهام المهمة لتصميم تكوين المواد ، واختيار المواد ، وحماية المواد. النظر في قضايا الحماية في تصميم أي مشروع لتقليل الخسائر إلى الحد الأدنى يتطلب الباحثين والمديرين الماديين لتطبيق قوانين التآكل والحماية بوعي. لذلك ، فإن إتقان تكنولوجيا التآكل والحماية هو شرط أساسي للمهنيين في علوم المواد والهندسة ، والكيمياء المادية ، وتشكيل المواد والتحكم.